DE2842583A1 - WELDING METHOD FOR THE PRODUCTION OF STEEL TUBES - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweißverfahren zur Herstellung von Stahlrohren und insbesondere auf ein Schweißverfahren, mit dem hochwertige Stahlrohre, speziell Stahlrohre mit großen Wandstärken, bei großen Produktionsgeschwindigkeiten herstellbar sind.The invention relates to a welding method for the production of steel pipes and in particular to a Welding process that uses high-quality steel pipes, specially Steel pipes with large wall thicknesses at high production speeds can be produced.

Stahlrohre mit großem Durchmesser werden im allgemeinen mit UOE-Verfahren, einem Spiralverfahren oder einem Biegewalzverfahren hergestellt, wobei diese Verfahren einen Schweißvorgang beinhalten. Hinsichtlich dieses Schweißvorganges werden jedoch derzeit weitgehende Anforderungen an ein in der Praxis verwendbares Schweißverfahren gestellt, um die hohe Schweißgeschwindigkeit und damit die hohe Produktions-Leistungsfähigkeit sowie die hochwertige Quali-Large diameter steel pipes are generally manufactured using a UOE process, a spiral process, or a roll bending process manufactured, these methods including a welding process. With regard to this welding process However, far-reaching requirements are currently placed on a welding process that can be used in practice, about the high welding speed and thus the high production efficiency as well as the high quality

15 tat der Stahlrohre zu erreichen.15 did reach the steel pipes.

Wenn ein Stahlrohr mit großem Durchmesser zur Verwendung als Pipeline zum Transportieren von Erdöl oder Erdgas mit einer Nahtschweißung hergestellt wird, so wird iiblicherweise ein Schweißverfahren mit verdecktem Bogen oder ein Unterpulverschweißverfahren verwendet, das nachstehend als SAW-Verfahren abgekürzt werden soll.When using a large diameter steel pipe for use as a pipeline for transporting petroleum or natural gas a seam weld is produced, a welding process with a concealed arc or a Submerged arc welding method is used, which is to be abbreviated as SAW method below.

Um beim SAW-Verfahren die für die Rohre erforderliche Dimensxonsgenauigkeit zu gewährleisten und den Schweißvorgang zu vereinfachen, steht das Basismetall 1, wie in Pig. 3 (A) angedeutet, an seinen beiden Enden la und Ib über eine an diesen Enden ausgebildete Grund-, Wurzeloder Stoßfläche der Schweißung in engem Eingriff miteinander, so daß eine Aussparung oder Nut ohne einen Wurzelabstand oder eine Wurzelkerbe zwischen diesen beiden Enden ausgebildet ist. Mit den Bezugszeichen 11, 13 und 14 sind jeweils das Schweißmittel, der Schweißdraht und die Stromkontaktspitze bezeichnet. Aus Gründen der Produktions-Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit hatIn order to achieve the dimensional accuracy required for the pipes in the SAW process To ensure and to simplify the welding process, the base metal 1 is available as in Pig. 3 (A) indicated, at its two ends la and Ib via a base, root or formed at these ends Butt surface of the weld in close engagement with each other, leaving a recess or groove without a root clearance or a root notch is formed between these two ends. With the reference numerals 11, 13 and 14 are the welding means, the welding wire and the current contact tip. For reasons of production efficiency and has economy

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man bisher bei SAW-Verfahren ein Mehrfach-Elektrodensystem mit zwei oder drei Elektroden verwendet und den Schweißvorgang in einem Arbeitsgang ausgeführt. Das SAW-Verfahren wird von Experten auf dem Gebiet der Schweißverfahren als dem Gasbogenschweißen und den anderen Schweißverfahren überlegen angesehen, und zwar unter dem Gesichtspunkt, daß es der Herstellung von Leitungsrohren am besten entgegenkommt. Dies beruht darauf, daß die Einbrandtiefe und die Form der Schweißnaht oder des Schweißwulstes hervorragend sind, sogar bei hoher Schweißgeschwindigkeit, und zwar aufgrund der hohen Hitzezufuhr beim Schweißen, und weiterhin ist die Produktions-Leistungsfähigkeit hoch, und zwar aufgrund einer sehr großen Metallaufbringungsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit.a multiple electrode system has been used up to now in SAW processes is used with two or three electrodes and the welding process is carried out in one operation. The SAW method is used by experts in the field of welding processes such as gas arc welding and the others Welding process is considered superior from the point of view that it is the production of conduit pipes best accommodates. This is based on the fact that the penetration depth and the shape of the weld seam or weld bead are excellent, even at high welding speeds, due to the high heat input during the Welding, and furthermore, the production efficiency is high because of a very high metal deposition rate per time unit.

Die Bezeichnung "Gasbogenschweißen" ist ein Sammelbegriff in der Schweißtechnik, mit dem folgende Verfahren bezeichnet werden:The term "gas arc welding" is a collective term in welding technology used to describe the following processes will:

Das Metall-Inertgas-Schweißen oder MIG-Verfahren, bei dem ein Schutzgas in Form eines Inertgases verwendet wird, das üblicherweise mit einer kleinen Menge Sauerstoff gemischt wird, Kohlendioxid-Bogenschweißen und Abschmelzelektroden-Bogenschweiß-Verfahren, bei denen eine Gasmischung aus Kohlendioxid, einem Inertgas und einer kleinen Menge Sauerstoff als Schutzgas verwendet wird. Die Gasbogenschwexßverfahren werden nachstehend als GMA-Verfahren bezeichnet.The metal inert gas welding or MIG process in which a protective gas in the form of an inert gas is used, which is usually mixed with a small amount of oxygen carbon dioxide arc welding and consumable electrode arc welding processes, in which a gas mixture of carbon dioxide, an inert gas and a small amount of oxygen is used as a protective gas. the Gas arc welding processes are hereinafter referred to as GMA processes designated.

In letzter Zeit ist eine verbesserte Festigkeit, die beispielsweise größer als 3,5 kg · m bei -6o°C ist, der Schweißzone bei Stahlrohren mit großem Durchmesser zur Verwendung als Pipeline erforderlich geworden, da diese Pipelines immer häufiger als früher in kalten klimatisehen Regionen verwendet und eingebaut werden. Um Stahl-Recently there is an improved strength, for example is greater than 3.5 kg · m at -6o ° C, the welding zone for steel pipes with a large diameter Use as a pipeline has become necessary as these pipelines are more frequently used in cold climates than they used to be Regions are used and incorporated. To steel

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rohre mit großer Wandstärke bei hoher Produktions-Leistungsfähigkeit mit dem SAW-Verfahren mit Mehrfach-Elektroden herzustellen, wird das Schweißverfahren mit einer großen Hitzezufuhr beim Schweißen von mehr als 60 000 Joule/cm durchgeführt, wenn die Plattenstärke einen Wert bis zu 25 mm erreicht. Infolge einer derartigen großen Hitzezufuhr beim Schweißen wird aber die Qualität des Basismetalls beeinträchtigt, beispielsweise wird die Schlag- oder Stoßfestigkeit der durch die Hitze beein-pipes with a large wall thickness with high production efficiency To manufacture using the SAW process with multiple electrodes, the welding process is carried out with a large amounts of heat applied during welding of more than 60,000 joules / cm if the plate thickness is a value reached up to 25 mm. However, as a result of such a large heat input during welding, the quality of the Base metal is impaired, for example the impact or shock resistance of the

Io trächtigten Zone des Basismetalls verringert.Decreased Io pregnant zone of the base metal.

In einem Falle, wo keine Maßnahme getroffen wird, um das Stahlmaterial mit einer zufriedenstellenden Festigkeit bei niedriger Temperatur auszustatten, und wo ein norma— les Stahlmaterial, wie es von dem API-Standard 5 L gefordert wird, mit dem SAW-Verfahren geschweißt wird, wird die Hitzezufuhr beim Schweißen auf einen niedrigen Wert begrenzt, um die Festigkeit bei niedriger Temperatur zu erreichen, und somit ist ein Schweißen in mehreren Schichten für den SchweißVorgang erforderlich. Infolge der begrenzten Hitzezufuhr beim Schweißen wird die Menge des aufgebrachten Metalls pro Zeiteinheit ebenfalls reduziert und somit die Produktions-Leistungsfähigkeit verringert. Darüber hinaus ist es so, daß das Schweißmetall der ersten Schichten, die auf den inneren und äußeren Oberflächen des Rohres ausgebildet werden, es mit sich bringt, daß der Wurzelverlauf an den ersten Schichten vorbeiläuft, an denen das Schweißmetall die Eigenschaft aufweist, daß es durch ein Entspannungsglühen spröde oder brüchig wird. Um das Sprödewerden beim Entspannen oder beim Entspannungsglühen zu vermeiden, ist ein zusätzlicher Schritt des Abmeißeins oder Abklopfens der Rückseite erforderlich, und die Produktions-Leistungsfähigkeit wird durch dieses Abklopfen der Rückseite weiter redu-In a case where no measure is taken, to provide the steel material with a satisfactory strength at low temperature, and where a normal steel material, as required by the API standard 5L is used to weld with the SAW method, the heat input during welding becomes low limited to achieve strength at low temperature, and thus is a multi-layer welding required for the welding process. As a result of the limited Heat input during welding also reduces the amount of metal applied per unit of time and thus reduce production efficiency. In addition, it is so that the weld metal is the first Layers formed on the inner and outer surfaces of the pipe entailing that the course of the roots runs past the first layers on which the weld metal has the property stress relief annealing makes it brittle or fragile. About becoming brittle when relaxing or Avoiding stress relief annealing is an additional step of chipping or knocking off the back is required, and the production efficiency is further reduced by tapping the back.

35 ziert.35 adorns.

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Das ΟΜΛ-Verfahren ist bisher als Alternative zum KAW-Verfahren ausprobiert worden, um einen Weg zu finden, Stahlrohre bei hoher Produktions-Leistungsfähigkeit zu schweißen, welche die erforderliche Festigkeit bei niedriger Temperatur garantieren, ohne eine spezielle Art von Stahlmaterial zu verwenden. Beim gewöhnlichen GMA-Verfahren wird das Schweißen mittels eines Elektrodendrahtes mit einem relativ kleinen Durchmesser in einem Bereich zwischen o,8 mm und 2,ο mm durchgeführt, und die Nachteile des Verfahrens sind im allgemeinen folgende:The ΟΜΛ process has so far been used as an alternative to the KAW process tried to find a way to make steel pipes at high production efficiency welding, which guarantee the required strength at low temperature, without a special type of steel material to use. In the usual GMA process, welding is carried out using an electrode wire performed with a relatively small diameter in a range between 0.8 mm and 2.0 mm, and the The disadvantages of the process are generally as follows:

(a) die Menge an aufgebrachtem Metall pro Zeiteinheit und somit die Leistungsfähigkeit des Schweißverfahrens ist nicht sehr hoch, (b) die Einbrandtiefe ist gering und (c) aufgrund der Form der Schweißnaht oder des Schweißwulstes neigen die Schweißungen dazu, Fehler aufzuweisen.(a) is the amount of metal applied per unit of time and thus the efficiency of the welding process not very high, (b) the penetration depth is small and (c) due to the shape of the weld seam or weld bead the welds tend to have defects.

Die Leistungsfähigkeit beim Schweißen soll nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert werden.The performance during welding will be explained in more detail below with reference to FIG.

Beim herkömmlichen MIG-Verfahren mit einem Draht mit kleinem Durchmesser liegt der verwendete Schweißstrom im allgemeinen in dem Bereich zwischen den Dreiecke aufweisenden, gestrichelten Linien ( Δ )/ wobei diese LinienIn the conventional MIG process with a wire with a small Diameter, the welding current used is generally in the area between the triangles, dashed lines (Δ) / where these lines

maximale und minimale Stromwerte angeben, da Fig. 2 die Beziehung zwischen dem Schweißstrom I und dem Drahtdurchmesser d angibt. Weiterhin ist es so, daß beim GMA-Ver— fahren, bei dem Kohlendioxidgas als Schutzgas zur Anwendung gelangt, der verwendete Schweißstrom im Bereich zwischen den mit Kreisen versehenen, gestrichelten Linienindicate maximum and minimum current values, since Fig. 2 shows the relationship between the welding current I and the wire diameter d indicates. Furthermore, in the GMA process, carbon dioxide gas is used as a protective gas reaches the welding current used in the area between the dashed lines provided with circles

( ο ) liegt, welche die maximalen und(ο) which is the maximum and

minimalen Stromwerte in Fig. 2 angeben. Der obere Teil dieses Bereiches mit hohem Strom, der für das GMA-Verfahren mit CO₂-GaS verwendet wird, ist im wesentlichen für die Fälle des Heftschweißens geeignet, und daher wird der untere Teil, der sich unterhalb der Kettenlinie mit denindicate minimum current values in FIG. The upper part of this high current range, which is used for the GMA process with CO ₂ gas, is essentially suitable for the cases of tack welding, and therefore the lower part which is below the catenary with the

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zwei Punkten in Fig. 2 befindet und einen Strom von I = 25Od repräsentiert, für das normale GMA-Verfahren verwendet . Die relativ kleine Menge von aufgebrachtem Metall pro Zeiteinheit ist mit den oben erwähnten Schweißstrombereichen verknüpft.two points in Fig. 2 and represents a current of I = 250d, used for the normal GMA method . The relatively small amount of metal deposited per unit of time is within the welding current ranges mentioned above connected.

Was die Einbrandtiefe anbetrifft, so bietet diese Einbrandtiefe beim normalen MIG-Verfahren keine Schwierigkeiten, da das MIG-Verfahren üblicherweise bei einer nie-As far as the penetration depth is concerned, this penetration depth does not present any difficulties with the normal MIG process, as the MIG process usually occurs at a low

Io drigen Schweißgeschwindigkeit von weniger als 5o cm/minIo drigen welding speed of less than 50 cm / min

ausgeführt wird und darüber hinaus der beim herkömmlichen MIG-Verfahren verwendete Draht mit kleinem Durchmesser eine gute Konzentration des Bogen bewirkt. Da aber eine hohe Schweißgeschwindigkeit von mehr als 5o cm/min für die Herstellung von Stahlrohren erforderlich ist, wird die Einbrandtiefe auf einen ziemlich niedrigen Wert in Verbindung mit dem oben erwähnten Schweißstromwert reduziert. Beim herkömmlichen MIG-Verfahren mit einem Draht mit kleinem Durchmesser der oben beschriebenen Art hat die Schweißnaht oder der Schweißwulst die in Fig. 1 (A) dargestellte Form. Wie aus Fig. 1 (A) erkennbar, hat die Schweißnaht ein unteres Teil, das extrem schmal und länglich ausgebildet ist, sowie ein oberes Teil konvexer Form, das ebenfalls schmal ausgebildet ist. Da die Ein-and the small diameter wire used in the conventional MIG process causes a good concentration of the bow. But since a high welding speed of more than 50 cm / min for If the manufacture of steel pipes is required, the penetration depth is set to a fairly low value in Reduced connection with the welding current value mentioned above. In the conventional MIG process with one wire with a small diameter of the type described above, the weld seam or weld bead has the shape shown in Fig. 1 (A) shown form. As can be seen from Fig. 1 (A), the weld seam has a lower part that is extremely narrow and is elongated, and an upper part of convex shape, which is also narrow. Since the in-

25 brandbreite am unteren Teil der Schweißnaht 8 schmal ist, kann eine kleine Abweichung der Schweißnahtbahn oder der Orientierung des Bogens zu einem unvollständigen Eindringen an der Wurzel- oder Stoßfläche 3 der Schweißnaht führen. Da darüber hinaus die Querschnitts-25 band width at the lower part of the weld 8 is narrow, a small deviation of the weld seam can occur or the orientation of the arch to incomplete penetration at the root or abutment surface 3 of the Lead weld seam. In addition, since the cross-sectional

form der Schweißnaht in Längsrichtung länglich ausgebildet ist, besteht die Gefahr, daß Schweißdefekte, wie z. B. Warmrisse und Bindefehler, hervorgerufen werden.shape of the weld is elongated in the longitudinal direction, there is a risk that weld defects such. B. Hot cracks and lack of bonding.

Nachstehend soll ein weiteres GMA-Verfahren, nämlich das bekannte MIG-Verfahren oder, das Metall-Inertgas-Schweißen,Below is another GMA process, namely the well-known MIG process or metal inert gas welding,

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erläutert v/erden, bei dem ein hoher Schweißstrom einen Draht mit kleinem Durchmesser durchfließt. Wenn der hohe Schweißstrom durch den Draht mit kleinem Durchmesser fließt, so kann die Zone des durch den Bogen erhitzten Basismetalls zum Schweißen des Rohres nicht ausreichend sein, und die Form des aufgebrachten Metalls ist in Längsrichtung länglich und hinsichtlich der Breite schmaler ausgebildet als die Form der Schweißnaht 8, die beim herkömmlichen MIG-Verfahren mit einem Draht mit kleinem Durchmesser ausgebildet wird (vgl. Fig. 1 (A)). Das Schweißmetall der so hergestellten konvex geformten Schweißnaht kann einen Bindefehler am Schweißnahtgrund· aufweisen und längs der Schweißnaht eine Hinterschneidung hervorrufen. Es ist schwierig, den schmal vorspringenden Teil der Einbrandtiefe für das Eindringen zur Wurzeloder Stoßfläche 3 der Enden la + Ib des Basismetalls 1 zu verwenden, da der sogenannte fingerförmige Einbrand beim MIG-Verfahren mit einem hohen Strom und einem Draht mit kleinem Durchmesser so schmal und länglich ausgebildet ist, daß der dünn vorstehende Teil des Einbrandes eine tiefe, aber sehr schmale Einbrandtiefe besitzt. Darüber hinaus besteht die Gefahr und die Neigung der Ausbildung von Warmrissen, teilweise weil das aufgebrachte Metall der Schweißnaht 8 in Längsrichtung länglich ausgebildet ist, wie es im Querschnitt der Darstellung nach Fig. 1 (A) dargestellt ist, und teilweise weil die Abkühlgeschwindigkeit des aufgebrachten Metalls hoch ist.explains v / earth, in which a high welding current one Small diameter wire flows through. When the high welding current through the small diameter wire flows, the zone of the base metal heated by the arc may not be sufficient for welding the pipe and the shape of the deposited metal is elongated in the longitudinal direction and narrower in the width formed as the shape of the weld seam 8, which in the conventional MIG process with a wire with a small Diameter is formed (see. Fig. 1 (A)). The weld metal of the convex shaped ones so produced The weld seam can have a defect in the weld seam base and an undercut along the weld seam cause. It is difficult to use the narrow protruding part of the penetration depth for penetration to the root or To use butt surface 3 of the ends la + Ib of the base metal 1, as the so-called finger-shaped penetration in the MIG process with a high current and a wire with a small diameter formed so narrow and elongated is that the thin protruding part of the penetration has a deep, but very narrow penetration depth. About that there is also the risk and tendency of hot cracks to develop, partly because of the applied Metal of the weld seam 8 is elongated in the longitudinal direction, as shown in cross section according to the illustration Fig. 1 (A) and partly because the cooling rate of the deposited metal is fast.

Darüber hinaus ist es aus den obengenannten Gründen sowie den nachstehend angegebenen Überlegungen möglich, das MIG-Verfahren durchzuführen, indem man hohe Schweißströme für die Drähte mit kleinem Durchmesser verwendet. Wenn nämlich das Schweißen unter Verwendung eines hohen Schweißstromes für die Drähte mit kleinem Durchmesser durchgeführt wird, so wird das sogenannte Rotationsphänomen des Bogens indu-In addition, for the reasons mentioned above and the considerations given below, it is possible to use the MIG method by using high welding currents for the small diameter wires. If namely the welding is carried out using a high welding current for the small diameter wires, so the so-called rotation phenomenon of the bow is induced

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- Io -- Io -

ziert, das zur Spritzerbildung, einer flachen Einbrandtiefe und einer mangelnden Ausfluchtung der Form der Schweißnaht führt. Infolgedessen wird ein Schweißstrom verwendet, der vom Drahtdnrchmesser in den oben angegebenen Bereichen abhängt und zwischen den beiden Linien Δ liegt.that leads to splatter formation, a shallow penetration depth and a lack of alignment of the shape of the Weld leads. As a result, a welding current is used which is determined by the wire diameter in the above Depends on areas and lies between the two lines Δ.

In der JP-OS 51-61452 bzw. der JP-PS 53-9571 ist ein
GMA-Verfahren angegeben, bei dem ein hoher SchweißstromIn JP-OS 51-61452 and JP-PS 53-9571 is a
GMA process specified in which a high welding current

und ein Draht mit großem Durchmesser verwendet werden, um die Qualität und Herstellungsgeschwindigkeit von dickwandigen Rohren zu verbessern. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden der hohe Schweißstrom und der Draht mit großem Durchmesser kombiniert, um die Stromdichte desand a large diameter wire can be used to improve the quality and manufacturing speed of thick-walled To improve pipes. In the process described there, the high welding current and the wire are with large diameter combined to the current density of the

15 Drahtes und somit die Einschnürungskraft des Stromes zu15 wire and thus the constriction force of the current

verringern, um auf diese Weise die Ausbreitung des Bogens zu gewährleisten, was in Form der Schweißnaht verbessert und aufgrund des hohen Stromes zu einer ausreichenden Einbrandtiefe führt. Beim GMA-Verfahren mit einem hohen elektrischen Schweißstrom ist die Stromdichte des Drahtes mit großem Durchmesser' niedrig, und zwar trotz des hohen elektrischen Schweißstromes, und daher kann der Bogen während des Schweißens aufgrund der geringen Bogenstabilität in der Nut nicht stabil sein. Wenn beispielsweisein this way to ensure the expansion of the arc, which improves the shape of the weld and leads to a sufficient penetration depth due to the high current. In the GMA procedure with a high electric welding current, the current density of the large diameter wire is' low, despite the high electrical welding current, and therefore the arc can during welding due to the poor arc stability not be stable in the groove. For example, if

25 das normale GMA-Verfahren, das unter den Bedingungen25 the normal GMA procedure under the conditions

durchgeführt wird, daß ein Strom von 3oo A durch einen
Draht mit 1,2 mm Durchmesser fließt, mit einem bei hohem Schweißstrom durchgeführten GMA-Verfahren verglichen wird, das so durchgeführt wird, daß ein Strom von 8oo Ais carried out that a current of 3oo A through a
Wire with 1.2 mm diameter flows, is compared with a GMA process carried out at high welding current, which is carried out so that a current of 800 A.

3o durch einen Draht mit 4,ο mm Durchmesser fließt, so be-3o flows through a wire with a 4, ο mm diameter, so

2 tragen die Stromdichten im ersten Falle 256 A/mm und im2 carry the current densities in the first case 256 A / mm and in the

2
zweiten Falle 64 A/mm . Die Stromdichte beim Draht mit2
second trap 64 A / mm. The current density in the wire with

dem großen Durchmesser ist wesentlich niedriger als die bei dem Draht mit dem kleinen Durchmesser. Dementsprechend ist das in einer Richtung gehende Leitungsvermögen desthe large diameter is much smaller than that of the small diameter wire. Accordingly is the unidirectional conductivity of the

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Schweißbögens beim zuletzt genannten Schweißen unzulänglich und die Bogenstabilität in der Nut somit gering. Diese Bogeninstabilität hat die Neigung Schweißdefekte zu verursachen, wie z. B. Bindefehler, da der Bogen bei einem größeren Strom sogar noch unstabiler ist, was auf der magnetischen Blaswirkung beruht, die von einem direkten Strom induziert wird, wie er beim GMA-Verfahren als Energiequelle verwendet wird.Welding arc in the last-mentioned welding process is inadequate and the arc stability in the groove is therefore low. These Arch instability has a tendency to cause weld defects such as B. Binding errors, as the bow in a larger current is even more unstable, which is due to the magnetic blowing action produced by a direct Current is induced, as it is used in the GMA process as an energy source.

Weiterhin beruht dies darauf, daß der Erzeugungsbereich des Bogens an der Spitze des Drahtes eine geringe Stabilität besitzt, die auf dem großen Durchmesser des Drahtes beruht.Furthermore, this is due to the fact that the area in which the arc is generated at the tip of the wire has poor stability which is based on the large diameter of the wire.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß der Hauptzweck des GMA-Verfahrens mit Drähten mit großem Durchmesser darin besteht, die elektrischen Stromdichten und somit die Einschnürungskraft zu reduzieren, so daß die Bogensteifigkeit niedrig ist. Aufgrund der niedrigen Einschnürungskraft ist es wahrscheinlich, daß die magnetische Blaswirkung auftritt und daß der Bogen abgelenkt wird. Darüber hinaus ist es hinsichtlich der Eindringtiefe so, daß die erzielte Einbrandtiefe nicht sehr tief ist, was auf der niedrigen Stromdichte beruht. Weiterhin ist die spezifisehe Schmelzgeschwindigkeit des Drahtes relativ zum Strom niedriger als beim herkömmlichen GMA-Verfahren mit Drähten mit großem Durchmesser. Da die letzte Schweißschicht am breitesten Teil der Nut ausgebildet wird, resultieren derartige Probleme, wie z. B. mangelnde Breite oder schlechte Form der Schweißnaht und auch Bindefehler, Hinterschneidungen und mangelnde Ausfluchtung der vollen Schweißnaht oder überwölbte Kehlnaht. Die Unzulänglichkeiten des GMA-Verfahrens mit hohem Schweißstrom und Drähten mit großem Durchmesser liegen somit darin, wenn man sie mit dem SAW-Verfahren vergleicht, daß die oben erwähn-In summary, the main purpose of the GMA process is with large diameter wires in it consists in reducing the electrical current densities and thus the constriction force, so that the arch stiffness is low. Because of the low constriction force the magnetic blowing is likely to occur and the sheet to be deflected. About that in addition, with regard to the depth of penetration, the penetration depth achieved is not very deep, which is on the low current density is based. Furthermore, the specific melting speed of the wire is relative to the current lower than the traditional GMA process with large diameter wires. Because the last layer of sweat is formed at the widest part of the groove, such problems result as, for. B. insufficient width or bad Shape of the weld seam and also lack of fusion, undercuts and lack of alignment of the full Weld seam or arched fillet weld. The shortcomings of the GMA process with high welding current and wires with a large diameter are, if you compare them with the SAW method, that the above-mentioned

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ten Probleme auftreten.problems arise.

In der JP-OS 51-9275o ist ein Schweißverfahren angegeben, bei dem Zwischenschweißnähte 6 und 9 in der in Fig. 5 angegebenen Art mit dem GMA-Verfahren aufgebaut oder aufgeschichtet werden und bei dem mit dem SAW-Verfahren auf die Zwischenschweißnähte 6 bzw. 9 Schweißnähte 7 und Io mit einer Dicke zwischen 2 und 7 mm aufgebracht werden. Bei diesem Schweißverfahren besitzen die Zwischenschweißnähte 6 und 9, d. h. die letzten mit dem GMA-Verfahren vorgenommenen Schweißnähte, eine Querschnittsform, die konvex ist und eine geringe Breite aufweist, wie es oben im Zusammenhang mit dem GMA-Verfahren mit einem Draht mit kleinem Durchmesser erläutert worden ist, wobei ferner Bindefehler am Schweißnahtgrund auftreten. Ferner verbreitern sich die Schweißnähte 7 und Io seitlich mit einer Tiefe von 2 bis 7 mm. Infolgedessen besitzen die Schweißnähte 7 und Io eine sehr niedrige Eindring- oder Einbrandtiefe, und es besteht die Neigung, daß Bjndefehler 12 in der in Fig. 5 angedeuteten Form auftreten, die auf der Ausbildung von dünnen Schweißnähten 7 und Io auf den Zwischenschweißnähten 6 bzw. 9 beruhen. Da darüber hinaus die mit dem SAW-Verfahren hergestellte letzte Schicht eine geringe Dicke zwischen 2 und 7 mm aufweist, ist esIn JP-OS 51-9275o a welding process is given, in the case of the intermediate welds 6 and 9, built up or stacked in the manner indicated in FIG. 5 using the GMA method and in the case of the SAW process on the intermediate welds 6 or 9 welds 7 and Io with a thickness between 2 and 7 mm can be applied. In this welding process, the intermediate welds have 6 and 9, d. H. the last welds made with the GMA process, a cross-sectional shape that is convex and has a small width, as described above in connection with the GMA method with a wire small diameter has been explained, and furthermore, defects in the weld occur at the bottom of the weld. Also widen the weld seams 7 and Io laterally with a depth of 2 to 7 mm. As a result, the welds own 7 and Io have a very shallow penetration or penetration depth, and there is a tendency for end defects 12 occur in the form indicated in Fig. 5, which are based on the formation of thin welds 7 and Io on the Intermediate welds 6 and 9 are based. There is also the last layer produced using the SAW process has a small thickness between 2 and 7 mm, it is

25 erforderlich, die Schweißnähte in der Nut dicht an der25 required, the welds in the groove close to the

Rohroberfläche mit dem GMA-Verfahren aufzubauen oder aufzuschichten, bei dem die Metallaufbringungsrate und somit die Leistungsfähigkeit des Schweißverfahrens üblicherweise niedrig sind.Building or layering the pipe surface with the GMA process, at which the metal deposition rate and hence the efficiency of the welding process is usually are low.

Die JP-OS 52-3543 beschreibt ein Schweißverfahren, bei dem die letzte Schweißschicht mit dem SAW-Verfahren hergestellt wird, und zwar im Anschluß an einen Schweißvorgang mit GMA-Verfahren, wie es bei der JP-OS 51-9275o derJP-OS 52-3543 describes a welding process in which the last welding layer is produced with the SAW process, after a welding process with GMA process, as it is in JP-OS 51-9275o

35 Fall ist. Beim Schweißverfahren nach der JP-OS 52-354335 case is. In the welding process according to JP-OS 52-3543

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wird jedoch während des SAW-Verfahrens für die letzte Schicht eine Elektrode nu t einem rechtwinkeligen Querschnitt angeordnet, so daß die Langseiten der Elektrode im wesentlichen senkrecht zur Schweißlinie verlaufen- Die rechtwinkelige Elektrode wird bei dem SAW-Verfahren mit einer relativ niedrigen Hitzezufuhr beim Schweißen verwendet, um in stabiler Weise eine Oberflächenschweißnaht auszubilden, die dünn, aber breit ist. In der JP-OS 52-3543 ist aber keinerlei Maßnahme angegeben, um die in Fig. 5 angedeuteten Bindefehler 12 zu beseitigen. Der Schweißvorgang mit dem GMA-Verfahren gemäß der JP-OS 52-3543 wird mit einer niedrigen elektrischen Stromdichte durchgeführt, wie es auch bei dem Verfahren nach der JP-OS 51-61452 und der JP-PS 53-9571 der Fall ist, welehe die oben erläuterten Schwierigkeiten mit sich bringen.however, is used for the last one during the SAW procedure Layer an electrode nu t arranged in a rectangular cross-section so that the long sides of the electrode run essentially perpendicular to the welding line - The right-angled electrode is used in the SAW process with a relatively low heat input during welding used to stably create a surface weld train that is thin but wide. In JP-OS 52-3543, however, no measure is given to avoid the in 5 to eliminate the binding error 12 indicated. The welding process with the GMA method according to JP-OS 52-3543 is carried out with a low electric current density, as is also the case with the method according to the JP-OS 51-61452 and JP-PS 53-9571 is the case, welehe bring the difficulties outlined above with them.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schweißverfahren zur Herstellung von hochwertigen Stahlrohren bei großer Produktions-Leistungsfähigkeit anzugeben.The object of the invention is therefore to provide a welding process for the production of high-quality steel pipes at large To indicate production efficiency.

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren beinhaltet das folgende Konzept:The welding method of the present invention includes the following Concept:

Verwendung eines Drahtes mit kleinem Durchmesser, d. h.Using a small diameter wire, d. H.

einen Draht mit kleinem Durchmesser als Abschmelzelektrode, um die Festigkeit der Schweißzone des Stahlrohres bei niedriger Temperatur zu verbessern; Verwendung eines wesentlich höheren Schweißstromes als er üblicherweise für Drähte mit kleinem Durchmesser verwendet wird sowie als Schutzgasatmosphäre des GMA-Verfahrens die Verwendung einer Gasmischung, bei der Kohlendioxid einem Inertgas als dem größeren Teil der Gasmischung zugefügt und mit diesem vermischt wird. Infolgedessen wird eine große Eindringtiefe oder Einbrandtiefe mit ausreichender Ausbreitung erreicht, und diea small diameter wire as a consumable electrode to increase the strength of the weld zone of the steel pipe lower temperature to improve; Use of a significantly higher welding current than him Usually used for wires with a small diameter and as a protective gas atmosphere in the GMA process the use of a gas mixture in which carbon dioxide is added to an inert gas as the greater part of the gas mixture and is mixed with this. As a result, a great depth of penetration or penetration becomes reached with sufficient spread, and the

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Heizzone des Basismetalls besitzt eine große Breite, so daß ausgezeichnete erste Schweißnahtschichten in stabiler Form gebildet werden.Heating zone of the base metal has a large width, so that excellent first weld seam layers in more stable Shape to be formed.

Das GMA-Verfahren zur Herstellung der ersten Schweißnahtschichten wird mit SAW-Verfahren für die letzte Schicht kombiniert, bei dem das Oberflächenaussehen der Schweißnähte ausgezeichnet und die Form des Schweißnahtgrundes gut ist und bei dem sich eine glatte Oberflächenkontur leicht erzielen läßt. Infolge einer derartigen Kombination kann eine ausgezeichnete Qualität der Schweißzone des Stahlrohres bei hoher Schweißgeschwindigkeit und großer Produktions-Leistungsfähigkeit erzielt werden.The GMA process for the production of the first weld seam layers is combined with the SAW process for the last layer combined, in which the surface appearance of the welds is excellent and the shape of the weld bottom is good and which has a smooth surface contour can be easily achieved. As a result of such a combination can achieve excellent quality of the welding zone of the steel pipe at high welding speed and large Production efficiency can be achieved.

Gemäß der Erfindung wird ein Schweißverfahren zur Herstellung von Stahlrohren mit folgenden Verfahrensschritten angegeben:According to the invention there is provided a welding method for the production of steel pipes with the following method steps specified:

- Erstellen einer Gasmetallbogenschwexßung (GMA-Verfahren) unter einer Schutzgasatmosphäre unter Bildung einer ersten Schweißschicht an den gegeneinanderstoßenden und mit Nuten versehenen Enden einer Stahlplatte und- Creation of a gas metal arc welding (GMA process) under a protective gas atmosphere with the formation of a first one Layer of sweat on the butting and grooved ends of a steel plate and

- Erstellen einer verdeckten Bogenschweißung (SAW-Verfahren) unter Bildung der letzten Schweißschicht, das sich dadurch auszeichnet, daß beim GMA-Verfahrensschritt (a) ein hoher elektrischer Strom I in Ampere, der in dem durch die Formel- Creation of a concealed arc weld (SAW process) with the formation of the last layer of weld that is characterized in that in the GMA process step (a) a high electric current I in amperes, which is given by the formula

50Od = I = 50Od - 15050Od = I = 50Od - 150

definierten Bereich liegt, wobei d der Durchmesser des Abschmelzelektrodendrahtes in mm ist, durch einen Draht mit kleinem Durchmesser zwischen o,8 und 2,4 mm innerhalb der Schutzgasatmosphäre aus einer Gasmischung geleitet wird, die im wesentlichen ein Inertgas und alsdefined area, where d is the diameter of the consumable electrode wire in mm, through a wire passed with a small diameter between 0.8 and 2.4 mm within the protective gas atmosphere from a gas mixture is, which is essentially an inert gas and as

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Zusatz Kohlendioxid enthält, wobei die Leitung des Stromes durch den Draht innerhalb der Atmosphäre die Erzeugung eines rotierenden Bogens unterdrückt, aufgrund der von der hohen Stromdichte erzeugten Einschnürungskraft einen steiferen, stabileren Bogen erzeugt, den Widerstand des Bogens gegenüber einer Ablenkung des Bogens durch die magnetische Blaswirkung erhöht und das Eindringen in das Basismetall verbessert, und (b) die Drahtausdehnung (1) in mm zwischen dem Ende einer Stromkontakt-Additive contains carbon dioxide, the conduction of electricity through the wire within the atmosphere generating it of a rotating arc is suppressed due to the constriction force generated by the high current density creates a stiffer, more stable arch, the arch's resistance to deflection of the arch increased by the magnetic blowing action and improved penetration into the base metal, and (b) wire expansion (1) in mm between the end of a power contact

Io spitze und dem Boden der Nut durch die FormelIo tip and the bottom of the groove by the formula

1 >1Od + 51> 1Od + 5

bestimmt ist, so daß die Aufbringungsgeschwindigkeit an geschmolzenem Metall durch die große Drahtausdehnung beträchtlich vergrößert wird. Vorzugsweise oszilliert der Bogen in der Querrichtung zur Schweißlinie mit einer Frequenz zwischen 3 und 3o Hz und mit einer Breite zwischen 1 und 15 mm.is determined so that the rate of application of molten metal by the large wire extension is considerable is enlarged. Preferably, the arc oscillates in the transverse direction to the weld line with a Frequency between 3 and 30 Hz and with a width between 1 and 15 mm.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und im Vergleich mit bekannten Schweißverfahren sowie unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is explained below with reference to the description of exemplary embodiments and in comparison with known ones Welding process and explained in more detail with reference to the accompanying drawing. The drawing shows in

Fig. 1 (A) und (B) Querschnitte zur Erläuterung derFig. 1 (A) and (B) cross sections for explaining the

Schweißzone eines Rohres sowie der Eindringtiefe und der Form der Schweißnaht, wenn das GMA-Verfahren mit Anlegen eines hohen elektrischen Stromes an Drähte mit kleinem Durchmesser durchgeführtWelding zone of a pipe as well as the penetration depth and the shape of the weld seam, if the GMA process carried out with the application of a high electric current to wires with a small diameter

wird, wobei die Fig. 1 (A) dem herkömmlichen Verfahren und Fig. 1 (B) dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechen;with Fig. 1 (A) showing the conventional method and Fig. 1 (B) showing the method of the present invention correspond;

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwi-Fig. 2 is an illustration to explain the relationship between

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sehen dem Drahtdurchmesser (d) in mm und dem Schweißstrom (I) in Ampere;see the wire diameter (d) in mm and the welding current (I) in amperes;

Fig. 3 (A) eine schematische Darstellung im Querschnitt zur Erläuterung des Aufbaues beim herkömmlichenFig. 3 (A) is a schematic cross-sectional view for explaining the structure in the conventional one

SAW-Verfahren;SAW method;

Fig. 3 (B) eine der Fig. 3 (A) ähnliche Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform des GMA-Verfahrens gemäß der Erfindung;FIG. 3 (B) shows a representation similar to FIG. 3 (A) for explaining an embodiment of the GMA method according to the invention;

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Schweißstrom (I) und der Schmelzgeschwindigkeit des Drahtes pro Zeiteinheit, um die Abhängigkeit des Widerstand-Heizeffektes von der DrahtFig. 4 is a diagram for explaining the relationship between the welding current (I) and the melting speed of the wire per unit of time to determine the dependence of the resistance-heating effect on the wire

ausdehnung zu verdeutlichen;to clarify expansion;

Fig. 5 eine schematische Darstellung im Querschnitt zur Erläuterung des Aufbaus einer Schweißnaht durch ein herkömmliches GMA-Verfahren zusammen mit einem SAW-5 shows a schematic representation in cross section to explain the structure of a weld seam through a conventional GMA method together with a SAW

Verfahren;Procedure;

Fig. 6 eine schematische Darstellung im Querschnitt zur Erläuterung des Aufbaus des Schweißmetalls gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren; und in6 shows a schematic representation in cross section to explain the structure of the weld metal according to FIG the method according to the invention; and in

Fig. 7 und 8 schematische Darstellungen im Schnitt zur Erläuterung der Doppelnutformen, die beim erfindungsgemäßen Schweißverfahren zur Herstellung von Rohren zur Anwendung gelangen.7 and 8 are schematic representations in section for explanation of the double groove forms that are used in the welding process according to the invention for the production of pipes come into use.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Draht mit kleinem Durchmesser, der im Bereich zwischen o,8 und 2,4 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 1,2 und 1,6 mm liegt, mit hoher Geschwindigkeit zugeführt, beispielsweise mit einerIn the method according to the invention, a wire with a small diameter, which is in the range between 0.8 and 2.4 mm, is preferably in the range between 1.2 and 1.6 mm, fed at high speed, for example with a

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Geschwindigkeit von 25 bis 35 m/min bei beispielsweise einem Drahtdurchmesser von 1,2 mm; eine Schutzgasatmosphäre enthält ein Inertgas als größeren Teil des Schutzgases sowie ein Kohlendioxidgas als zusätzlichen Anteil, und es wird ein Schweißstrom mit einem hohen Wert in der Weise eingestellt, daß ein Sprühlichtbogen mit einer hohen Stromdichte realisiert wird, der durch folgende Formel definiert istSpeed of 25 to 35 m / min with, for example, a wire diameter of 1.2 mm; a protective gas atmosphere contains an inert gas as a major part of the protective gas and a carbon dioxide gas as an additional part, and a welding current with a high value is set in such a way that a spray arc with a high value Current density is realized, which is defined by the following formula

Io 500 = I (A) = 50Od - 150 ...(DIo 500 = I (A) = 50Od - 150 ... (D

Das Inertgas ist zumindest ein Element aus der Gruppe, die aus Argon und Helium besteht, jedoch wird üblicherweise Argon verwendet. Der Schweißstrom gemäß Formel (1) wird auf eine Stromdichte aus dem Bereich zwischen 4oo undThe inert gas is at least one member selected from the group consisting of argon and helium, but usually is Uses argon. The welding current according to formula (1) becomes to a current density in the range between 400 and

2
53o A/mm reduziert, beispielsweise im Hinblick auf einen Drahtdurchmesser von 1,2 mm. Solch ein hoher Strom oder Stromdichte wurde bislang, wie oben erläutert, als ungeeignet für das Schweißverfahren angesehen. Wenn ein hoher Strom in Kombination mit einem Draht mit kleinem Durchmesser bei herkömmlichen MIG-Verfahren verwendet wird, so tritt eine plastische Verformung im Draht aufgrund der Widerstandsbeheizung in der Drahtausdehnung auf, und die Form des Drahtspitzenendes ändert sich in eine lange konische Form. Infolgedessen verändert sich, wie dem Fachmann bekannt, der Bogen zu einem rotierenden Sprühbogen mit dem Ergebnis, daß Spritzerbildung in beträchtlichem Maße, eine niedrige Einbrandtiefe sowie mangelnde Ausfluchtung der Schweißnahtform auftreten. Da aber beim erfindungsgemäßen Verfahren Kohlendioxidgas dem Schutzgas zugefügt wird, um die Schutzgasmischung zu bilden, wird jedoch der konische Teil des Drahtspitzenendes verkürzt und der rotierende Sprühbogen unterdrückt. Dementsprechend ist es möglich, in vorteilhafter Weise den sogenannten versteiften Bogen auszunutzen, der durch die Ein-2
53o A / mm reduced, for example with regard to a wire diameter of 1.2 mm. Such a high current or current density has heretofore been considered unsuitable for the welding process, as explained above. When a large current is used in combination with a small diameter wire in conventional MIG methods, plastic deformation occurs in the wire due to resistance heating in the wire extension, and the shape of the wire tip end changes to a long conical shape. As a result, as is known to those skilled in the art, the arc changes to a rotating spray arc with the result that there is considerable spatter formation, low penetration depth and poor alignment of the weld seam shape. However, since in the method according to the invention carbon dioxide gas is added to the protective gas in order to form the protective gas mixture, the conical part of the wire tip end is shortened and the rotating spray arc is suppressed. Accordingly, it is possible to take advantage of the so-called stiffened arch, which is

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schnürungskraft dünn zusammengequetscht ist. Die tiefe Einbrandtiefe wird nämlich aufgrund der Tatsache erreicht, daß der Bogen dünn versteift oder stabilisiert ist, und der Widerstand des Bogens gegenüber der magnetischen Blaswirkung und Auslenkung wird durch die Tatsache erhöht, daß der Bogen durch die Einschnürungskraft versteift oder stabilisiert wird. Darüber hinaus wird die Menge an Metallauftrag pro Zeiteinheit und somit die Schweiß-Leistungsfähigkeit aufgrund des hohen Schweißstromes erhöht.lacing force is thinly squeezed together. The depth Penetration depth is namely achieved due to the fact that the arch is thinly stiffened or stabilized, and the resistance of the arc to the magnetic blowing action and deflection is increased by the fact that the bow is stiffened or stabilized by the constriction force. It also increases the amount of metal deposition per unit of time and thus the welding performance increases due to the high welding current.

Das Schutzgas kann eine kleine Menge an Sauerstoff enthalten, ohne irgendeinen Effekt auf die obenerwähnten Vorteile auszuüben.The protective gas can contain a small amount of oxygen without any effect on the advantages mentioned above exercise.

Der Schweißstrom (I) in Ampere wird in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser (d) in mm innerhalb des Bereiches ausgewählt, der durch die nachstehende Formel definiert ist:The welding current (I) in amperes is selected depending on the wire diameter (d) in mm within the range which is defined by the following formula:

50Od = I ^ 500 d - 15o,50Od = I ^ 500 d - 15o,

und zwar aus den folgenden Gründen. Da nämlich die Drahtausdehnung bzw. Drahtlänge beim erfindungsgemäßen Verfahren groß ist, wird eine ausreichende Einschnürungskraft auf die Bogensäule ausgeübt, während der Draht gemäß einem bevorzugten Merkmal eine Oszillationsbewegung ausführt. Die Beziehung 50Od = I muß erfüllt sein, um eine unnormale Vibration des Drahtspitzenendes des Drahtes und des Bogens zu vermeiden. Wenn nämlich der Schweißstrom einen Wert von 50Od überschreitet, so wird der Heizwiderstand sehr groß und bringt eine unnormale Vibration mit sich. Wenn mit anderen Worten der Schweißstrom I den oberen Grenzwert überschreitet und extrem hoch wird, so schmilzt der Draht in nicht stabiler Weise aufgrund der Rotation des Bogens, und die geschmolzene Elektrode wird unstabil aufgrund des extrem großen Druckes des Bogens.for the following reasons. There namely the wire extension or wire length is large in the method according to the invention, there is a sufficient constriction force exerted on the arch column while the wire executes an oscillatory movement according to a preferred feature. The relationship 50Od = I must be satisfied in order to prevent abnormal vibration of the wire tip end of the wire and to avoid the bow. Namely, if the welding current exceeds a value of 50Od, so the heating resistance very large and causes abnormal vibration. In other words, when the welding current I is the upper Exceeds the limit value and becomes extremely high, the wire melts unstably due to the Rotation of the arc, and the molten electrode becomes unstable due to the extremely high pressure of the arc.

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Wenn Schweißstrom (I) niedriger ist als der untere Grenzwert, der durch die FormelWhen welding current (I) is lower than the lower limit given by the formula

50Od - 15050Od - 150

definiert ist, so wird der Wert des elektrischen Stromes nicht erreicht, der zur Ausübung einer ausreichend großen Einschnürungskraft erforderlich ist, und somit wird die hohe Leistungsfähigkeit nicht erzielt, die zum Schweißen bei der Herstellung von Rohren erforderlich ist. Unterhalb des unteren Grenzwertes ist mit anderen Worten die Schmelzgeschwindigkeit des Drahtes zu niedrig, um eine hohe Leistungsfähigkeit beim Schweißen zu erzielen.is defined, the value of the electric current is not reached, which is sufficient for the exercise of a large enough Constriction force is required and thus the high performance required for welding is not achieved is required in the manufacture of pipes. In other words, it is below the lower limit value the melting speed of the wire is too slow to achieve high welding efficiency.

Der Durchmesser des Elektrodendrahtes liegt aus folgenden Gründen zwischen o,8 und 2,4 mm: Wenn der Durchmesser des Schweißdrahtes größer als 2,4 mm ist, so ist der in der Drahtspitzenlänge erzeugte Heizwiderstand beträchtlich niedriger als der eines Drahtes mit einem Durchmesser von weniger als 2,4 mm. Die Auftragsgeschwindigkeit wird in erwünschter Weise über die Rate erhöht, die proportional zum Schweißstrom ist, wenn der Drahtdurchmesser, wie beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, 2,4 mm oder weniger beträgt. Eine derartige erwünschte Zunahme wird aber nicht mit einem Drahtdurchmesser oberhalb von 2,4 mm erreicht. Obwohl die Einschnürüngskraft in erwünschtem Maße auf diese Weise erhöht wird, um den Bogen beim erfindungsgemäßen Verfahren zu stabilisieren, wird eine derartige erwünschte Zunahme nicht mit einem Drahtdurchmesser oberhalb von 2,4 mm erzielt. Wenn andererseits der Durchmesser des Schweißdrahtes niedriger als o,8 mm ist, so ist der maximal zulässige elektrische Strom zu niedrig, um eine hohe Auftragsgeschwindigkeit des Drahtes zu erreichen. Wenn weiterhin ein Draht mit einem Durchmesser von weniger als o,8 mm mit hoher GeschwindigkeitThe diameter of the electrode wire is between 0.8 and 2.4 mm for the following reasons: If the diameter of the If the welding wire is larger than 2.4 mm, the heating resistance generated in the wire tip length is considerable lower than that of a wire less than 2.4mm in diameter. The application speed is in Desirably increased above the rate, which is proportional to the welding current, if the wire diameter, as in The method according to the invention provided is 2.4 mm or less. However, such a desired increase will be not achieved with a wire diameter greater than 2.4 mm. Although the constriction force is in the desired extent is increased in this way in order to stabilize the arch in the method according to the invention, becomes such a desired increase not achieved with a wire diameter above 2.4 mm. On the other hand, if the Diameter of the welding wire is less than 0.8 mm, the maximum permissible electrical current is too low, to achieve a high application speed of the wire. If continued a wire with a diameter less than 0.8 mm at high speed

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- 2ο -- 2ο -

zugeführt wird, so besteht die Tendenz, daß Schwierigkeiten auftreten, wie z. B. ein Biegen des Drahtes, und daher ist es fraglich, ob der Schweißvorgang bei industriellen Maßstäben stabil durchgeführt werden kann. Ein Drahtdurchmesser zwischen 1,2 und 1,6 mm ist vorzuziehen.is supplied, there is a tendency that troubles arise such. B. bending the wire, and therefore, it is questionable whether the welding operation can be performed stably on an industrial scale. A Wire diameter between 1.2 and 1.6 mm is preferred.

Die Vorteile einer hohen Stromdichte können in vollem Umfang verwendet werden, ohne eine Rotation des Bogens zu induzieren, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Schutzgasmischung für die Schweißatmosphäre verwendet wird und daß weiterhin ein Strombereich zur Anwendung gelangt, der in Fig. 2 mit D bezeichnet ist und der früher nicht verwendet worden ist.The advantages of a high current density can be used to the full without a rotation of the arc induce, due to the fact that the protective gas mixture is used for the welding atmosphere and that a current range continues to be used that is designated by D in Fig. 2 and which has not previously been used.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der Abstand zwischen dem Vorderende der Stromkontaktspitze und dem Boden der Nut, d. h. die Drahtausdehnung in mm, durch die folgende Beziehung spezifiziert:In the method of the invention, the distance between the front end of the power contact tip and the bottom is the Groove, d. H. the wire extension in mm, specified by the following relationship:

2o 1> 1Od + 5 ... (2) ,2o 1> 1Od + 5 ... (2),

wobei der Wert d den Durchmesser des Drahtes in mm angibt. Eine Besonderheit des Schweißens mit Drähten mit kleinem Durchmesser besteht darin, daß die Metallauftragsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit, die auch als Auftragsrate bezeichnet wird, von dem proportionalen Verhältnis mit dem Schweißstrom abweicht und stärker als der Wert zunimmt, der durch dieses Verhältnis definiert ist, wenn der Schweißstrom erhöht wird. Dieser Effekt ist so zu verstehen, daß er aus der Widerstandsheizung in der Drahtspitzenausdeh'nung aufgrund des Schweißströmes resultiert. In Fig. 4 ist die Wirkung der Drahtausdehnung auf die Auftragsbreite des Drahtes mit kleinem Durchmesser schematisch durch die ausgezogene Linie dargestellt, während die Kettenlinie mit einem Punkt eine kleinere und größere Drahtausdehnung an—where the value d indicates the diameter of the wire in mm. A specialty of welding with wires with small Diameter is that the metal application rate per unit of time, also known as the application rate deviates from the proportional relationship with the welding current and increases more than the value due to this ratio is defined when the welding current is increased. This effect is to be understood in such a way that it consists of the resistance heating results in the wire tip expansion due to the welding current. In Fig. 4 is the Effect of wire expansion on the application width of the small diameter wire schematically through the drawn out Line, while the chain line with a point indicates a smaller and larger wire extension -

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gibt. Hinsichtlich des Drahtes mit großem Durchmesser ist jedoch der Heizeffekt an der Drahtspitzenausdehnung so gering, daß das Verhältnis zwischen der Auftragsbreite und dem Schweißstrom die gestrichelte gerade Linie leicht überschreitet, wie es mit der Kettenlinie mit drei Punkten angedeutet ist. Um eine hohe Auftragsrate für ein Schweißverfahren mit hoher Leistungsfähigkeit bei Drähten mit großem Durchmesser zu gewährleisten, muß der Strom somit erhöht werden, beispielsweise auf einen Wert im Punkt A in Fig* 4, mit dem Ergebnis, daß eine Instabilität des Bogens, wie z. B. eine magnetische Blaswirkung, verursacht wird. Darüber hinaus stellt die niedrige Stromdichte, wie oben bereits im Zusammenhang mit der JP-OS 51-61452 erläutert, einen Grund für Bogenxnstabilitäten dar. Andererseits ist es im Hinblick auf Drähte mit kleinem Durchmesser so, daß auch bei üblichen Ausdehnungslängen (1) der Widerstandsheizeffekt zu beobachten ist, wie es mit der ausgezogenen Linie und dem Punkt (B) angedeutet ist, obwohl der Wert des elektrischen Stromes immer noch gi:oß ist. Wenn jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren die Ausdehnungslänge auf der Formel 1>1Od + 5 basiert, so wird der elektrische Strom reduziert, wie es mit der einen Punkt aufweisenden Kettenlinie und dem Punkt C in Fig. 4 angedeutet ist. Ein derartiger elektrischer Strom, wie er durch den Punkt C angedeutet ist, ist vorteilhafter für die Stabilisierung des Bogens und die Form der Schweißnaht als der durch den Punkt B angedeutete Strom. Wie bereits erwähnt, ist darüber hinaus die Stromdichte und somit die Einschnürungskraft des Drahtes mit kleinem Durchmesser in Punkt C weitaus höher als die des Drahtes mit großem Durchmesser im Punkt A. Dementsprechend wird ein tiefer Eindringungseffekt erzielt, auch wenn eine Oszillation mit hoher Frequenz auf den Schweißbogen ausgeübt wird, indem man den Elektrodendraht bei hoher Frequenz oszillieren läßt. Aus den oben angegebenen Grün-gives. With regard to the large diameter wire, however, the heating effect on the wire tip extension is so small that that the relationship between the application width and the welding current the dashed straight line slightly exceeds, as indicated by the chain line with three points. To get a high order rate for a Welding process with high performance for wires To ensure a large diameter, the current must be increased, for example to a value im Point A in Fig. 4, with the result that an instability of the arc, such as e.g. B. a magnetic blowing effect, caused. In addition, the low current density, as already mentioned above in connection with the JP-OS 51-61452 explains, is a cause of arc instability. On the other hand, it is with regard to wires with small Diameter so that even with normal expansion lengths (1) The resistance heating effect can be observed, as indicated by the solid line and the point (B) is, although the value of the electric current is still gi: oß. If, however, in the method according to the invention the expansion length is based on the formula 1> 1Od + 5, thus the electric current is reduced, as is the case with the single point chain line and point C. is indicated in FIG. Such an electric current as indicated by point C is more advantageous for the stabilization of the arch and the shape of the weld seam than that indicated by point B. Current. As already mentioned, the current density and thus the constriction force of the wire are also included The small diameter at point C is far higher than that of the large diameter wire at point A. Accordingly a deep penetration effect is achieved even if a high frequency oscillation is applied to the welding arc is performed by oscillating the electrode wire at a high frequency. For the reasons given above

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den soll die Drahtausdehnung 1 größer als 1Od + 5 sein, wobei der Wert d der Durchmesser des Drahtes in mm ist. Es ist wünschenswert, die Drahtausdehnung auf einen Wert unterhalb eines zu hohen Wertes zu begrenzen, der einethe wire extension should be 1 greater than 10d + 5, where the value d is the diameter of the wire in mm. It is desirable to limit the wire expansion to a value below too high a value, the one

5 übermäßige Aufweichung des Drahtes und eine unnormale5 excessive softening of the wire and an abnormal one

Bogenoszillation mit sich bringen würde, welche auf der Oszillation bei hoher Frequenz beruht, die gelegentlich vorgenommen wird. Die maximalen Drahtausdehnungen 1 betragen bei Drähten, die einen Drahtdurchmesser von 1,2 mmArc oscillation, which is based on the high frequency oscillation that occasionally occurs is made. The maximum wire dimensions are 1 for wires with a wire diameter of 1.2 mm

Io und 2,4 mm aufweisen, jeweils 3o mm bzw. 5o mm.Io and 2.4 mm, respectively 30 mm and 50 mm.

Beim herkömmlichen MIG-Verfahren mit Drähten mit kleinem Durchmesser, bei dem ein Argongas mit einem Zusatz von Sauerstoff in einer Menge zwischen 1 und 2 % als Schutzgas verwendet wird, hat man den Schweißstrom, der für eine stabile Schweißung für eine vorgegebene Drahtausdehnung verwendet wird, experimentell so bestimmt, daß er den maximalen Wert nicht überschreitet, der durch die Kettenlinie mit zwei Punkten definiert ist, die in Fig. 4 mit A/R bezeichnet ist. Diese Linie kennzeichnet die maximale Schmelzrate, bei der der Bogen beim MIG-Verfahren einen stabilen axialen Sprühübergang aufweist und oberhalb der ein rotierender Sprühvorgang erzeugt wird. Da jedoch eine Schutzgasatmosphäre aus gemischten Gasen in der oben erwähnten Form beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, wird der rotierende Sprühvorgang auch bei elektrischen Stromwerten unterdrückt, die den kritischen Wert der A/R-Linie überschreiten, und es kann somit ein hoher Schweißstrom verwendet werden, während ein stabiler Bogen erzeugt wird. Das Schutzgas enthält an Volumenanteilen bis 3o X und vorzugsweise Io bis 2o % Kohlendioxidgas, und das Inertgas ist im wesentlichen ausgeglichen und kann einen geringen Anteil an Sauerstoff enthalten. Die Schweißspannung kann innerhalb eines optimalen, gewünschten Bereiches gewählt werden, beispielsweise innerhalb des Be-In the conventional MIG process with small diameter wires, in which an argon gas with an addition of oxygen in an amount between 1 and 2 % is used as a shielding gas, one has the welding current that is used for a stable weld for a given wire extension, determined experimentally so that it does not exceed the maximum value defined by the two-point chain line indicated by A / R in FIG. This line indicates the maximum melting rate at which the arc has a stable axial spray transition in the MIG process and above which a rotating spray process is generated. However, since a protective gas atmosphere of mixed gases in the above-mentioned form is used in the method according to the invention, the rotating spraying process is suppressed even at electrical current values that exceed the critical value of the A / R line, and a high welding current can thus be used, while creating a stable arc. The shielding gas contains at volume fractions up to 3o X and preferably Io to 2o% carbon dioxide gas, and the inert gas is substantially balanced, and may contain a small proportion of oxygen. The welding voltage can be selected within an optimal, desired range, for example within the range

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reiches zwischen 3o und 4o Volt, jedoch ist eine hohe Spannung wünschenswert, beispielsweise im Bereich zwischen 37 und 4o Volt, um die Breite des Bodens der Einbrandtiefe an der Wurzel- oder Stoßfläche 3 (vgl. Fig. 1 (A)) bis zu einem Maße zu vergrößern, das beim Schweißen zulässig ist.rich between 3o and 4o volts, but a high voltage is desirable, for example in the range between 37 and 40 volts, to the width of the bottom of the penetration depth at the root or joint surface 3 (see. Fig. 1 (A)) to an extent that is permissible when welding.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des neuartigen Verfahrens wird die Stromkontaktspitze einem Oszillations-Vorgang unterworfen, so daß der Bogen mit hoher Frequenz in einer Richtung quer zur Schweißlinie oszilliert. Infolgedessen kann eine flache Schweißnaht mit einer ausgezeichneten breiten Einbrandtiefe hergestellt werden. Dabei ist es nämlich so, daß durch die Oszillationsbewegung des Bogens bei eiher hohen Frequenz die durch den Bogen beheizte Zone des Basismetalls ausgeweitet und die Eindringungsform verbreitert wird, um einen ausgezeichneten Schmelzvorgang an der Wurzel- oder Stoßfläche sowie einen besonders guten Schweißnahtgrund zu erzielen. Wie in Fig.According to a preferred embodiment of the novel Method, the current contact tip is subjected to an oscillation process, so that the arc with a high frequency oscillates in a direction transverse to the weld line. As a result, a flat weld can be made with an excellent wide penetration depth. It is so that by the oscillatory movement of the arc at a rather high frequency, the zone of the base metal heated by the arc expands and the penetration shape is broadened to provide excellent fusing at the root or abutment surface as well as a to achieve a particularly good weld seam bottom. As in Fig.

' 3 (B) angedeutet, bedeutet dies, daß die Stromkontaktspitze 16 mit einer hohen Frequenz von drei oder mehr Schwingungen pro Sekunde zwischen den durch die ausgezogenen und gestrichelten Linien angegebenen Stellungen oszilliert, so daß der Bogen eine Oszillationsbewegung in einer senkrecht zur Schweißlinie verlaufenden Richtung ausführt. Die Breite der Eindring- oder Einbrandtiefe wird somit verbreitert, während die Tiefe der warzenartigen Eindringtiefe aufgrund der hohen Stromdichte des Bogens herabgesetzt wird. Trotz dieser Abnahme ist die Eindringtiefe oder Einbrandtiefe, wenn eine hohe Stromdichte verwendet wird, ausreichend, um die Wurzel- oder Stoßfläche 3 des Rohres zu schmelzen und zu verbinden, was dadurch erfolgt, daß das Schweißen ohne Bildung einer Wurzelkerbe oder eines Wurzelabstandes zwischen den Enden des Basismetalls vorgenommen wird. Darüber hinaus wird dafür gesorgt, daß sich die Eindringung quer'3 (B) indicated, this means that the current contact tip 16 oscillates at a high frequency of three or more oscillates per second between the positions indicated by the solid and dashed lines, so that the arc performs an oscillatory movement in a direction perpendicular to the welding line. The width the penetration or penetration depth is thus widened, while the depth is due to the wart-like penetration depth the high current density of the arc is reduced. Despite this decrease, the penetration depth or penetration depth is if a high current density is used, sufficient to melt the root or butt surface 3 of the pipe and to connect, which is done by welding without the formation of a root notch or a root gap between the ends of the base metal is made. In addition, it is ensured that the penetration is transverse

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zur Schweißlinie verbreitert. Dementsprechend ist die so erzielte Form des Einbrandes geeignet für die Einbrandform an der Wurzel- oder StoiSf lache 3. Da weiterhin die Oszillation bei hoher Frequenz sowohl die durch den Bogen beheizte Zone des Basismetalls 1 als auch die Dispersionszone des vom Schweißdraht 13 gelieferten geschmolzenen Metalls vergrößert und da weiterhin die auf das geschmolzene Metall ausgeübte Bogenkraft verbreitert wird, so entsteht ein besonders guter Schweißnahtgrund. Beim Schweißen von dicken Platten bei hoher Schweißgeschwindigkeit und niedriger Hitzezufuhr beim Schweißen werden im allgemeinen Warmrisse der Schweißnähte aufgrund des raschen Abkühlens erzeugt. Derartige Probleme werden jedoch dadurch gelöst, daß die Form der Schweißnaht und des Einbrandes verbessert worden sind. Um zu erreichen, daß bei einer hohen Schweißgeschwindigkeit keine Zickzack-Form des Einbrandes hervorgerufen wird und damit die Bogenkraft gleichmäßig auf die breite Zone des geschmolzenen Metalls in der Nut aufgebracht wird, ist es erforderlich, daß die Oszillationsfrequenz nicht weniger als 3 Hz beträgt. Ferner ist es erforderlich, daß die Oszillationsfrequenz nicht mehr als 3o Hz beträgt, damit das geschmolzene Metall am vorderen Ende des Schweißdrahtes in stabiler Form in das Basismetall übetragen wird. Vorzugsweise liegt die Oszillationsfrequenz zwischen 5 und 2o Hz. Aus den nachstehend angegebenen Gründen liegt die Oszillationsbreite zwischen 1 und 15 mm. Bei der Oszillationsbreite von weniger als 1 mm kann der Einbrand nicht in wirksamer Weise verbreitert werden, während oberhalb eines Wertes von 15 mm die vorbereitete Kante in extremem Maße geschmolzen wird, so daß die Gefahr besteht, daß Schweißfehler am Schweißnahtgrund der ersten Schweißschicht ausgebildet werden. Die Wirkungen der Oszillation, die der Stromkontaktspitze in Querrichtung zur Schweißlinie erteilt werden, lassen sich in gleichem Maße durch eine Oszillation erzielen, bei der das-widened to the welding line. Accordingly, it is like that The shape of the penetration achieved is suitable for the shape of the penetration on the root or surface area 3. Since the Oscillation at high frequency of both the arc heated zone of the base metal 1 and the dispersion zone of the molten metal delivered by the welding wire 13 and as the arc force exerted on the molten metal continues to be broadened, it arises a particularly good weld seam base. When welding thick plates at high welding speed and lower Heat input during welding generally causes hot cracks in the welds due to the rapid cooling generated. However, such problems are solved by improving the shape of the weld seam and penetration have been. In order to ensure that no zigzag penetration is caused at a high welding speed and thus the arc force is applied evenly to the wide zone of molten metal in the groove it is required that the oscillation frequency is not less than 3 Hz. It is also necessary that the oscillation frequency is not more than 30 Hz, so that the molten metal at the front End of the welding wire in a stable form in the base metal is transferred. The oscillation frequency is preferably between 5 and 20 Hz. From those given below For reasons, the oscillation width is between 1 and 15 mm. When the oscillation width is less than 1 mm the penetration cannot be widened effectively, while above a value of 15 mm the prepared one Edge is melted to an extreme extent, so that there is a risk of welding defects at the weld bottom the first welding layer can be formed. The effects of oscillation on the current contact tip in the transverse direction to the welding line can be achieved to the same extent by an oscillation in which the

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Ende der Stromkontaktspitze die Bahn eines Kreises oder eines Pseudokreises beschreibt, also eines Oszillationszyklus oder -kreises, während die Spitze längs der Schweißlinie vorrückt. Die Bahn der Oszillation bei hoher Frequenz ist nicht in speziller Weise beschränkt, solange die Bahn eine Komponente quer zur Schweißlinie aufweist.The end of the current contact point describes the path of a circle or a pseudo-circle, i.e. an oscillation cycle or circle as the tip advances along the weld line. The trajectory of the oscillation at high Frequency is not specifically limited as long as the web is a component across the weld line having.

Das Sprödewerden beim Entspannen oder Abkühlen (SR-Sprödewerden) kann in wirksamer Weise gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verhindert werden, indem man die Länge der Wurzel- oder Stoßfläche und den Winkel der Nut an der Wurzel begrenzt. Das SR-Sprödewerden, das aus einer beträchtliehen Verdünnung oder Konzentrationsverringerung des Schweißmetalls in den ersten Schichten durch das Basismetall resultiert, kann in wirksamer Weise verhindert werden, wenn das GMA-Verfahren unter einer Schutzgasatmosphäre der oben erwähnten Gasmischung vorgenommen wird, um die ersten Schweißschichten auf der Doppelnut auszubilden, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Dicke der Wurzel- oder Stoßfläche zwischen 3 und 8 mm sowie einen Keilwinkel am Boden der Nut zwischen 45 und 16o aufweist. Ganz allgemein ausgedrückt ist es so, daß die Metallwärmebehandlungselemente aufgrund der Verdünnung oder Konzentrationsverringerung durch das Basismetall in das Schweißmetall der ersten Schichten eindringen und das SR-Sprödewerden verursachen. Wenn das SAW-Verfahren zum Schweißen der ersten Schichten verwendet wird, so haben die das SR-Sprödewerden fördernden Stoffe Sauerstoff und Phosphor in aufgelöster Form die Neigung, daß sie in reichem Maße in diesen Schichten vorhanden sind. Wenn das GMA-Verfahren beim Schweißen der ersten Schichten verwendet wird, so werden Sauerstoff und Phosphor in gelöster Form verringert, und das SR-Sprödewerden kann inThe relaxation or cooling embrittlement (SR embrittlement) can effectively according to another advantageous embodiment of the method according to the invention This can be prevented by taking the length of the root or abutment surface and the angle of the groove at the root limited. The SR embrittlement that borrowed from a considerable Dilution or reduction in the concentration of the weld metal in the first layers by the base metal results can be effectively prevented when the GMA process is carried out under a protective gas atmosphere the above-mentioned gas mixture is made to form the first weld layers on the double groove, which, according to a preferred embodiment, has a thickness of the root or abutment surface between 3 and 8 mm and a wedge angle at the bottom of the groove between 45 and 16o. In general terms, it is that the metal heat treatment elements due to the dilution or concentration reduction by the base metal penetrate the weld metal of the first layers and cause the SR to become brittle. If the SAW method is used to weld the first layers, the substances that promote SR brittleness have oxygen and dissolved phosphorus tends to be abundant in these layers. When the GMA process is used when welding the first layers, the oxygen and phosphorus are dissolved in Shape and the SR brittleness may become in

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vorteilhafter Weise reduziert werden. Wenn die Dicke der Wurzel- oder StoßflMche einen Wert von 8 nun überschreitet, so wird im allgemeinen eine Schweißnaht mit birnenförmiger Gestalt erzeugt, wie sie in Fig. 1 (A) dargestellt ist.can be advantageously reduced. If the thickness of the root or joint surface now exceeds a value of 8, thus, a pear-shaped weld is generally produced as shown in Fig. 1 (A).

Mit einer derartigen Form der Schweißnaht können jedoch gegebenenfalls Warmrisse erzeugt werden. Wenn andererseits die Wurzel- oder Stoßfläche weniger als 3 mm beträgt, so können Schwierigkeiten, wie z. B. Durchbrennen,.auftreten, auch wenn eine Heftschweißung durchgeführt worden ist.With such a shape of the weld seam, however, hot cracks can optionally be generated. If on the other hand the root or joint surface is less than 3 mm, difficulties such as. B. Burning,. Occurrence, even if a tack weld has been carried out.

Ein kleiner Nut- oder Keilwinkel ist für die Leistungsfähigkeit des Schweißverfahrens vorteilhaft, jedoch wird bei einem Keilwinkel von weniger als 45° die Schweißnaht birnenförmig, und es können daher Schweißrisse erzeugt werden, wenn die erste Schicht gebildet ist. Andererseits wird bei einem Nut- oder Keilwinkel von mehr als 16o° das Eindringen oder der Einbrand erhöht, aber die Leistungsfähigkeit beim Schweißen wird in beträchtlichem Maße reduziert, was auf der Zunahme des Querschnittsbereiches der Nut beruht. Es ist wünschenswert, eine Nut mit einer Form der in Fig. 8 dargestellten Art zu verwenden, um den Nutbereich auf eine so kleine Fläche wie möglich zu verringern, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Leistungsfähigkeit bei Anwendung des SAW-Verfahrens beim Schweißen.A small groove or wedge angle is beneficial for the efficiency of the welding process, but will be used in a wedge angle of less than 45 ° the weld seam is pear-shaped, and weld cracks can therefore be generated, when the first layer is formed. On the other hand, if the groove or wedge angle is greater than 16o °, the Penetration or penetration increases, but welding efficiency is significantly reduced, which is due to the increase in the cross-sectional area of the groove. It is desirable to have a groove with a Form of the type shown in Fig. 8 to use in order to reduce the groove area to as small an area as possible from the viewpoint of performance when using the SAW method in welding.

Aus Fig. 8 läßt sich entnehmen, daß der Nut- oder Keilwinkel an der oberen oder Oberflächenschweißschicht mit dem SAW-Verfahren geringer als 45° sein kann, daß aber der Nut- oder Keilwinkel am Boden 45° oder mehr betragen sollte. From Fig. 8 it can be seen that the groove or wedge angle on the upper or surface weld layer with the SAW method can be less than 45 °, but that the groove or wedge angle at the bottom should be 45 ° or more.

Schließlich soll das Schweißen der letzten Schicht näher erläutert werden. Obwohl das GMA-Verfahren beim erfindungsgemäßen Schweißverfahren, wie oben bereits erwähnt, in stabiler Weise dafür sorgt, daß die Schweißnaht der ersten Schicht frei von Schweißrissen ist und eine großeFinally, the welding of the last layer should be explained in more detail. Although the GMA process in the welding process according to the invention, as already mentioned above, ensures in a stable manner that the weld seam of the first layer is free of weld cracks and a large one

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Eindringtiefe oder Einbrandtiefe aufweist, liefert die Form der Schweißnaht ein Problem, weil der Nutteil des Rohres sich an einer Stelle erweitet, die dicht an der Oberfläche des Rohres liegt, wenn das GMA-Verfahren beim Schweißen der letzten Schicht verwendet wird. Es besteht nämlich die Tendenz, daß Schweißnähte erhalten werden, die konvex ausgebildet sind und eine schmale Breite aufweisen, da das GMA-Verfahren im allgemeinen einen geringeren Schweißnahtgrund aufweist als das SAW-Verfahren, was auch auf der Schmelzfähigkeit des Bogens mit hoher Stromdichte beim GMA-Verfahren beruht, wobei diese Fähigkeit in Tiefenrichtung groß, jedoch in Breitenrichtung des Bogens niedrig ist.Having depth of penetration or penetration, the shape of the weld creates a problem because of the groove portion of the pipe expands at a point that is close to the surface of the pipe when the GMA procedure is used Welding the last layer is used. Namely, there is a tendency that welds are obtained which are convex and have a narrow width, since the GMA process is generally smaller Weld bottom has what the SAW process is also based on the meltability of the arc with high current density in the GMA process, this ability is large in the depth direction but is low in the width direction of the arc.

Das WIG-Verfahren oder Wolfram-Inertgas-Schweißverfahren ist nicht so praktisch zum Schweißen der letzten Schicht wie das SAW-Verfahren, da nicht genug Verstärkung der Schweißung für ein dickwandiges Rohr durch das WIG-Verfahren erfolgt und da weiterhin die Eigenschaften der Schweißung beim WIG-Verfahren bei hoher Geschwindigkeit niedriger als die beim SAW-Verfahren sind.The TIG process or tungsten inert gas welding process is not as practical for welding the last layer as the SAW process, as there is not enough reinforcement of the Welding for a thick-walled pipe is carried out by the TIG process and there continues to be the properties of the Welding in the TIG process at high speed is lower than that in the SAW process.

Zusammenfassend ist es so, daß die Merkmale und Eigenschaften des SAW-Verfahrens, verglichen mit denen des GMA-Verfahrens, darin zu sehen sind, daß eine breite Schweißnaht mit einer geringen Eindringtiefe leicht erzeugt werden kann, und zwar aufgrund der Verbreiterung des Bogens, der eine niedrige Stromdichte aufweist, und daß gemäß den Eigenschaften der Schlackenschildschweißung der Schweißnahtgrund ausgezeichnet ist und eine glatte Schweißnaht leicht erzielt werden kann.In summary, the characteristics and properties of the SAW method compared with those of the GMA process, it can be seen that a broad Weld seam with a shallow penetration depth can be easily generated, due to the broadening of the arc, which has a low current density, and that according to the characteristics of the slag shield weld the weld bottom is excellent and a smooth weld can be easily obtained.

Um die Abkühlungsgeschwindigkeit durch Erhöhung der Hitzezufuhr beim Schweißen durch die Schweißung der letzten Schicht zu verringern, und zwar innerhalb der die Festig-To reduce the cooling rate by increasing the heat input to be reduced during welding by welding the last layer, within which the strengthening

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keit gewährleistenden Grenzen, muß das SAW-Verfahren, das eine Schweißung bei einer Hitzezufuhr im Bereich zwischen 25 und 45 kJ/cm ermöglicht, bei der letzten Schicht zur Anwendung gelangen. Um ferner eine unerwünschte Zunahme der Härte in der Schweißzone abzuschwächen, wobei diese Zunahme aus der niedrigen Hitzezufuhr beim Schweißen in jeder Schweißschicht und somit aus einer hohen Abkühlungsgeschwindigkeit gemäß dem GMA-Verfahren beim erfindungsgemäßen Verfahren resultiert, muß das SAW-Verfahren für die letzte Schweißschicht verwendet werden, um somit die vorhergehenden Schichten auszuglühen.The SAW method, the allows welding with a heat input in the range between 25 and 45 kJ / cm, for the last layer to Application. In order to further mitigate an undesirable increase in hardness in the weld zone, this Increase from the low heat input during welding in each welding layer and thus from a high cooling rate according to the GMA method in the case of the invention As a result of the process, the SAW process must be used for the last welding layer in order to to anneal previous layers.

Wie oben bereits erwähnt, kann eine Schweißzone eines Stahlrohres, insbesondere eines dickwandigen Stahlrohres mitAs already mentioned above, a welding zone of a steel pipe, in particular a thick-walled steel pipe with

15 verbesserten Eigenschaften gemäß dem erfindungsgemäßen15 improved properties according to the invention

Verfahren erzeugt werden, indem man das GMA-Verfahren mit hoher Schmelzgeschwindigkeit oder Schmelzrate und vorzugsweise hoher Oszillationsfrequenz zum Schweißen der ersten Schichten verwendet und indem man das SAW-Verfahren zum Schweißen der letzten Schichten verwendet. Die Erfindung zeichnet sich somit durch die Wahl von Schweißverfahren für die ersten und letzten Schichten eines Stahlrohres, insbesondere eines dickwandigen Stahlrohres, aus. Bei der Anordnung nach Fig. 6 können nämlich die Zwischenschweißnähte 6 und 9 mit jedem beliebigen Schweißverfahren, wie z. B. dem normalen GMA-Verfahren, hergestellt werden, das keine Schweißprobleme bietet, vorausgesetzt, daß das Schweißen der ersten Schichten mit dem GMA-Verfahren mit hoher Schmelzrate und vorzugsweise mit hoher Oszillationsfrequenz durchgeführt wird, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist. Vom Standpunkt der Leistungsfähigkeit und Qualität des Schweißens her ist es jedoch wünschenswert, das GMA-Verfahren gemäß der Erfindung auf das Schweißen der Zwischenschweißnähte anzuwenden. Wenn das normale GMA-Verfahren für die Zwischenschweißnähte zur Anwendung gelangt,Process can be generated by using the GMA process high melting speed or melting rate and preferably high oscillation frequency for welding the first Layers and by using the SAW process to weld the final layers. The invention is characterized by the choice of welding process for the first and last layers of a steel pipe, in particular a thick-walled steel pipe. In the arrangement according to FIG. 6, namely, the intermediate welds 6 and 9 with any welding process, such as. B. the normal GMA process, the offers no welding problems, provided that the welding of the first layers with the GMA process with high Melting rate and is preferably carried out with a high oscillation frequency, as provided according to the invention is. From the standpoint of efficiency and quality of welding, however, it is desirable to apply the GMA method according to the invention to the welding of the To apply intermediate welds. If the normal GMA process is used for the intermediate welds,

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so haben die Schweißnähte die Neigung, daß sie eine konvexe Form mit geringer Breite aufweisen. Das SAW-Verfahren, das nach diesem GMA-Verfahren durchgeführt wird, besitzt die ISieigung, Bindefehler 12 (vgl. Fig. 5) am Schweißnahtgrund der Schweißnaht hervorzurufen, die durch das normale GMA-Verfahren gebildet werden. Ein derartiger Schweißfehler kann jedoch dadurch verhindert werden, daß man die Dicke P der mit dem SAW-Verfahren hergestellten Schweißnaht so wählt, daß sie mindestens 8 mm, jedoch eher mehr als Io mm, beträgt. Wenn die Dicke l^j der Schweißnaht 7 mm oder weniger beträgt, so kann hieraus ein Bindefehler resultieren. Unzureichende Festigkeit vE-6o = 3,5 kg-m des Schweißmetalls und der hitzebeeinträchtigten Zone der letzten Schichten kann aufgrund einer sehr großen Hitzezufuhr beim Schweißen nicht erfolgen, wenn die Dicke P der Schweißnaht 8 mm oder mehr beträgt.thus the weld seams tend to have a convex shape with a narrow width. The SAW method, which is carried out according to this GMA method, has the tendency to cause binding defects 12 (cf. FIG. 5) at the bottom of the weld seam, which are formed by the normal GMA method. Such a welding defect can, however, be prevented by selecting the thickness P of the weld seam produced by the SAW method so that it is at least 8 mm, but rather more than 10 mm. If the thickness l ^{j of} the weld seam is 7 mm or less, this may result in a lack of connection. Insufficient strength vE-6o = 3.5 kg-m of the weld metal and the heat-affected zone of the last layers cannot take place due to a very high heat input during welding if the thickness P of the weld seam is 8 mm or more.

Die GMA- und SAW-Verfahren gemäß der Erfindung können in breitem Umfang zur Herstellung von Stahlrohren mit großem Durchmesser verwendet werden, bei denen gefordert wird, daß sie eine ausgezeichnete Festigkeit bei niedriger Temperatur aufweisen. Es ist jedoch wünschenswert, diese Verfahren bei der Herstellung von dickwandigen Stahlrohren anzuwenden, die eine Dicke von nicht weniger als 12,7 mm (o,5 inch), insbesondere aber 25,4 mm (1 inch) oder mehr aufweisen. Diese Schweißverfahren lassen sich in der Herstellungslinie eines UOE-Verfahrens, eines Spiralverfahrens oder eines Biegewalzverfahrens zur Anwendung bringen, die hier nicht im einzelnen angegeben sind, da sie als solche bekannt sind. Die Materialien des Stahlrohres können normale Materialien sein, wie sie z. B. im API Standard 5 L gefordert werden, oder es kann sich um spezielle Materialien handeln. Unter Verwendung des neuartigen Verfahrens ist es möglich, in den Rohren für eine Pipeline und den am Meer konstruierten Rohrkonstruktionen die Beanspruchungskonzentration am Schweißnahtgrund zu verringern und die The GMA and SAW processes according to the invention can be used widely for the production of steel pipes with large Diameters which are required to have excellent strength at low temperature can be used exhibit. However, it is desirable to use this method in the manufacture of thick-walled steel pipes use a thickness of not less than 12.7 mm (0.5 inches), but especially 25.4 mm (1 inch) or more exhibit. These welding processes can be used in the production line of a UOE process, a spiral process or a roll bending process to apply the are not specified here in detail, as they are known as such. The materials of the steel pipe can be normal Be materials such as B. in API Standard 5 L, or it can be special materials Act. Using the novel process, it is possible to work in the pipes for a pipeline and the am Sea constructed pipe constructions to reduce the stress concentration at the weld bottom and the

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- 3ο -- 3ο -

Dauerfestigkeit zu erhöhen.Increase fatigue strength.

Das neuartige Verfahren wird im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im einzelnen näher erläutert.The novel method is explained in more detail below with the aid of the description of exemplary embodiments explained.

Beispiel 1example 1

Ein Stahlrohr mit einem Außendurchmesser von Io4 cm (41 inch), einer Wandstärke von 25 mm und der Bezeichnung X-65 wurde hergestellt und getestet- Die Zusammensetzung der Stahlplatte hatte die in Tabelle I angegebenen Werte.A steel pipe with an outer diameter of Io4 cm (41 inch), a wall thickness of 25 mm and the designation X-65 was manufactured and tested - The composition of the Steel plate had the values given in Table I.

TABELLE ITABLE I.

Stahlstole Chemische ZusammensetzungChemical composition CC. SiSi MnMn PP. SS. NiNi VV NbNb sortevariety o,o6o, o6 o,2oo, 2o 1,351.35 o, oolo, ool o,oo4o, oo4 o,25o, 25 o, 14o, 14 o,o3o, o3 X-65X-65 Anteile in Gew.-%Proportions in% by weight

Die Nut mit ihrer in Fig. 7 dargestellten Form und den in Tabelle II angegebenen Werten wurde an den gegeneinanderstoßenden Enden einer Stahlplatte ausgebildet. Nach dem Heftschweißen wurden GMA-Verfahren mit Oszillationsbewegung mit hoher Frequenz und das SAW-Verfahren gemäß der Erfindung sowie MIG-Verfahren mit einem Schweißdraht mit kleinem Durchmesser und geringem Strom unter den Bedingungen durchgeführt, die im einzelnen in Tabelle II angegeben sind.The groove with its shape shown in Fig. 7 and the values given in Table II was made on the butting Ends of a steel plate formed. After the tack welding, GMA high frequency oscillatory motion method and SAW method were shown in FIG of the invention and MIG process with a welding wire carried out with small diameter and low current under the conditions detailed in Table II are specified.

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TABELLE IITABLE II

Stand der TechnikState of the art 44th Erfindungsgemäßes VerfahrenMethod according to the invention tt = 25 mm= 25 mm 11 t - 25 mmt - 25 mm 33 t
Rt
R. . = t. = 10 mm
'F ⁼ 5 mm. = t. = 10 mm
'F ⁼ 5 mm -- Form der Keilnut (mm)Keyway Shape (mm) t = t = 11 mm
R-F = 3 mmt = t = 11 mm
RF = 3 mm 55 θθ X ■ »2 - ⁶⁰°X ■ »2 - ⁶⁰ ° °'⁵ ro° ' ⁵ ro Q=Q- An⁰ Q = Q- An ⁰ 14,214.2 Tandemartiges SAW-VerfahrenTandem-like SAW procedure OO
12,1 ^OO
12.1 ^ SchweißverfahrenWelding process MIG-VerfahrenMIG process 12,112.1 GMA-VerfahrenGMA procedure 4,04.0 ΙΌ
11,0 £πΙΌ
11.0 £ π Durchmesser des Elektrodendrahtes (mm)Diameter of the electrode wire (mm) 1,21.2 20,320.3 1,21.2 3535 21,9 J*21.9 J * -3 Drahtausdehnung (Abstand zwischen Spitze
tDund Basismetall in mm)-3 wire extension (distance between tip
tD and base metal in mm) 1515th -- 2020th schmelzendes Flußmittel
mit hoher Basizita'tmelting flux
with high basicity 9/209/20 Q₀ Ab s chirmungQ ₀ shielding Ar+CO (20%)
30 l/minAr + CO (20%)
30 l / min Ar+CO (20%)
50 l/minAr + CO (20%)
50 l / min 30/3230/32 Schweißspannung (V)Welding voltage (V) 3030th 3636 720/660720/660 ^Schweißetrom (A)^ Welding turret (A) 260-260- 550550 6060 OJVorschubgeschwindigkeit (cm/min)OJ feed rate (cm / min) 3030th 6060 42,742.7 Hitzezufuhr beim Schweißen (kJ/cm)Heat input during welding (kJ / cm) 16,816.8 19,019.0 -- Oszillationsfrequenz d. Elektrode (Hz)Oscillation frequency d. Electrode (Hz) -- 1515th -- OszillationsbreiteOscillation width -- 33 Schrittzahl (Anzahl pro Seite)Number of steps (number per side) 11 Einbrandtiefe der ersten Schicht (mm)Penetration depth of the first layer (mm) 66th Schweißzeit (relativ zum SAW-Verfahren)Welding time (relative to the SAW process) 0,50.5 Festigkeit vE-20 (kg-m)
- Schweißmetall, geschweißtStrength vE-20 (kg-m)
- Weld metal, welded 15,715.7 - Schweißmetall danach, 600°C χ 1 h SR- Welding metal afterwards, 600 ° C χ 1 h SR 14,314.3 - HAZ, geschweißt- HAZ, welded 21,421.4 Dicke bzw, Breite der Schweißnaht (mm)Thickness or width of the weld seam (mm) --

Die Zusammensetzung des verwendeten Schweißdrahtes ist in der nachstehenden Tabelle III angegeben.The composition of the welding wire used is given in Table III below.

TABELLE IIITABLE III

Schweißdrahtwelding wire CC. ChemischeChemical SiSi MnMn Zusammensetzungcomposition SS. CuCu Schweißdraht
mit kleinem
Durchmesser
von 1,2 mm
Schweißdraht
für SAW-Ver-
fahren mit
4,o mm Durch
messerwelding wire
with small
diameter
of 1.2 mm
welding wire
for SAW
drive with
4.0 mm dia
knife o, 11
o,12o, 11
o, 12 AnteileShares ο,68
o,o5ο, 68
o, o5 1,34
1,91.34
1.9 in Gew.-%in% by weight o,oo5
o,oo4o, oo5
o, oo4 o, 26
o,3oo, 26
o, 3o PP. o,oo9
ο, oo8o, oo9
ο, oo8

Das Flußmittel, das beim Experiment gemäß diesem Beispiel während des SAW-Verfahrens der Oberflächenschicht verwendet wurde, war ein basisches, schmelzendes Flußmittel, mit SiO₂-CaO-TiO₃-CaF₂ als Hauptbestandteilen. Die Ergebnisse der Schweißung sind in den unteren sechs Zeilen von Tabelle II angegeben. Wie sich der Tabelle II entnehmen läßt, wird die Leistungsfähigkeit des Schweißverfahrens beträchtlich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbessert, wenn man es mit dem herkömmlichen MIG-Verfahren mit einem Schweißdraht mit kleinem Durchmesser vergleicht. Das GMA-Verfahren beim erfindungsgemäßen Schweißverfahren wäre effizienter als das SAW-Verfahren, wenn die beiden Verfahr ens sehr it te unter der Voraussetzung miteinander verglichen würden, daß die Hitzezufuhr beim Schweißen beim GMA-Verfahren und beim SAW-Verfahren gleich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer großen Eindringoder Einbrandtiefe. Die Wurzel- oder Stoßfläche von 5 mm Dicke könnte demnach beim erfindungsgemäßen Schweißverfahren verwendet werden _T während die Wurzel- oder StoßflächeThe flux used in the experiment according to this example during the SAW process of the surface layer was a basic, melting flux, with SiO ₂ -CaO-TiO ₃ -CaF ₂ as the main components. The results of the weld are reported on the lower six lines of Table II. As can be seen from Table II, the performance of the welding process is significantly improved with the process of the present invention when compared to the conventional MIG process with a small diameter welding wire. The GMA method in the welding method according to the invention would be more efficient than the SAW method if the two methods were compared with one another on the assumption that the heat input during welding in the GMA method and in the SAW method are the same. The method according to the invention leads to a large penetration or penetration depth. The root or abutment surface of 5 mm thickness could therefore be used in the welding process according to the invention _T while the root or abutment surface

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von nur 3 mm Dicke beim herkömmlichen GMA-Verfahren wegen der geringen Eindringtiefe und Schweißrisse Verwendung finden könnte.only 3 mm thick in the conventional GMA process because of the low penetration depth and welding cracks could find.

Die geringe Leistungsfähigkeit beim Schweißen mit dem normalen GMA-Verfahren ist mit der dünnen Wurzel- oder Stoßfläche verknüpft und daher mit dem großen Querschnittsbereich der Keilnut. Darüber hinaus besaßen die mit dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren hergestellten Schweißnähte eine ausgezeichnete Schweißnahtform und eine ausreichende Breite, wenn man sie mit den nach dem bekannten GMA-Verfahren hergestellten Schweißnähten verglich. Dies ergibt sich aus dem Umstand, daß das SAW-Verfahren für die letzten Schweißschichten verwendet wurde.The low performance when welding with the normal GMA process is due to the thin root or Impact surface linked and therefore with the large cross-sectional area of the keyway. In addition, those with the Welds produced according to the invention have an excellent weld shape and a sufficient one Width when compared with the welds made using the known GMA process. this arises from the fact that the SAW method for the last layers of welding were used.

Zusammenfassend ergibt sich, daß mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein dichtes, fehlerfreies Schweißmetall ohne Risse in den ersten Schichten sowie eine homogene glatte und regelmäßige Oberfläche der Schweißnähte erzeugt werden, wobei eine Schweißzone des Rohres mit verbesserter Festigkeit bei hoher Leistungsfähigkeit des Schweißverfahrens hergestellt wird.In summary, it can be seen that with the execution of the method according to the invention a dense, error-free Welding metal without cracks in the first layers as well as a homogeneous smooth and regular surface of the Weld seams are produced, with a weld zone of the pipe with improved strength and high performance of the welding process.

Beispiel 2Example 2

Ein Stahlrohr mit einem Außendurchmesser von 155 cm (61 inch) und einer Wandstärke von 34 mm wurde aus einem 2,5 %-Ni-Mn-Nb-V-System, niedrig legiertem Stahl mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem herkömmlichen tandemartigen SAW-Verfahren hergestellt und dann getestet. An den gegeneinanderstoßenden Enden der Stahlplatte wurde die Keilnut mit einer Form ausgebildet, wie sie in Fig. 7 dargestellt und in Tabelle IV spezifiziert ist. Nach dem Heftschweißen wurden die beiden oben erwähnten Schweißverfahren unter den Bedingungen durchgeführt, wie sie imA steel pipe with an outside diameter of 155 cm (61 inches) and a wall thickness of 34 mm was made from a 2.5% Ni-Mn-Nb-V system, low-alloy steel with the method according to the invention and the conventional tandem-type SAW process produced and then tested. At the butting ends of the steel plate was the keyway formed into a shape as shown in Figure 7 and specified in Table IV. After this Tack welding, the two above-mentioned welding processes were carried out under the conditions as described in

einzelnen in Tabelle IV angegeben sind.are given individually in Table IV.

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TABELLE IVTABLE IV

Form der Keilnut (mm)Keyway Shape (mm)

Stand der TechnikState of the art

= 32 mm ., ^a 22 mm, t„ = 5 mm= 32 mm., ^A 22 mm, t "= 5 mm

R.F ■ 5 mm θ, » 75° θ.R.F ■ 5 mm θ, »75 ° θ.

70"70 "

Erfindungsgemäßes VerfahrenMethod according to the invention

t. =t. =

R.F
θ, ■RF
θ, ■

Q O ■■■_...Q O ■■■ _...

j ζ tnm « t„ = 13 mmj ζ tnm "T" = 13 mm

6 mm6 mm

70^l 70 ^l

SchweißverfahrenWelding process

Tandemartiges SAW-VerfahrenTandem-like SAW procedure

GMA-VerfahrenGMA procedure

Tandemartiges SAW-VerfahrenTandem-like SAW procedure

Durchmesser des Elektrodendrahtes (mm) ,Prahtausdehnung (Abstand zwischen SpitzeDiameter of the electrode wire (mm), praht extension (distance between tip

und Basismetall in mm)
«5and base metal in mm)
«5

O Ab schirmungO From shielding

CO Schweißspannung (V) CO welding voltage (V)

^ Sc|:i weißst rom (A)^ Sc |: i know rom (A)

^ VOTschubgeschwindigkeit (cm/min) ■*** f^itzezufuhr beim Schweißen (kJ/cm) Oszillationsfrequenz der Elektrode (Hz) Oszillationsbreite^ VOT thrust speed (cm / min) ■ *** heat supply during welding (kJ / cm) Oscillation frequency of the electrode (Hz) Oscillation width

Schrittzahl (Anzahl pro Seite) Einbrandtiefe der ersten Schicht (mm) Abschlagen der Rückseite Schweißzeit (relativ zum SAW-Verfahren) Festigkeit vE-20 (kg-m)Number of steps (number per side) Penetration depth of the first layer (mm) Knocking off the back Welding time (relative to the SAW process) Strength vE-20 (kg-m)

- Schweißmetall geschweißt- Weld metal welded

- Schweißmetall danach, 600°C χ 1 h SR- Welding metal afterwards, 600 ° C χ 1 h SR

- HAZ, geschweißt- HAZ, welded

Dicke bzw. Breite der Schweißnaht (mm)Thickness or width of the weld seam (mm)

4,0 354.0 35

schmelzendes Flußmittel mit hoher BasizitätMelting flux with high basicity

31/33 720/600 70 3631/33 720/600 70 36

11 411 4

erforderlich 1required 1

10,410.4

4,84.8

16,216.2

9/309/30

2,0
272.0
27

Ar+CO (20%)
l/minAr + CO (20%)
l / min

4,54.5

6 .
nein
0,36th
no
0.3

•12,5
10,3
18,0• 12.5
10.3
18.0

4,0 354.0 35

schmelzendes Flußmittel mit hoher BasizitätMelting flux with high basicity

35/42 900/780 100 38,535/42 900/780 100 38.5

nein 0,3no 0.3

11,511.5

7,37.3

16,716.7

10/3210/32

OOOO

toto

cncn

oooo

Die Zusammensetzungen der verwendeten Schweißdrähte sind im einzelnen in Tabelle V angegeben.The compositions of the welding wires used are given in detail in Table V.

TABELLE VTABLE V

Schweißdrahtwelding wire Chemische ZusammensetzungChemical composition CC. SiSi MnMn PP. SS. NiNi MoMon CuCu Schweißdraht
mit kleinem
Durchmesser
von 2,o mm
Schweißdraht
für SAW-Ver-
fahren mit
4,o mmwelding wire
with small
diameter
of 2.0 mm
welding wire
for SAW
drive with
4, o mm Anteil in Gew.-%Share in% by weight o,o4
o,o7o, o4
o, o7 o,39
o,14o, 39
o, 14 o,85
1,5oo, 85
1.5o o,oo3
o,oo4o, oo3
o, oo4 o,oo4
o,oo4o, oo4
o, oo4 3,5
3,53.5
3.5 o,3o
o,3oo, 3o
o, 3o o,o1
o,o1o, o1
o, o1

Das bei diesem Ausführungsbeispiel während des SAW-Verfahrens verwendete Flußmittel war ein basisches, schmelzendes Flußmittel mit SiO₂-CaO-TiO₂-CaF₂ als Hauptbestandteilen.The flux used during the SAW process in this embodiment was a basic, melting flux with SiO ₂ —CaO — TiO ₂ —CaF ₂ as the main components.

Wie aus der Tabelle IV ersichtlich, war die Leistungsfähigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißung gegenüber dem konventionellen, tandemartigen SAW-Verfahren verbessert.Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus folgenden Umständen: erstens kann die Wurzelfläche aufgrund einer großen Einbrandtiefe beim Schweißen dick sein, mit dem Ergebnis, daß die Querschnittsfläche der Keilnuten reduziert werden kann; zweitens ist die Schmelzrate oder Schmelzgeschwindigkeit des Schweißdrahtes beträchtlich hoch, obwohl die Hitzezufuhr beim Schweißen niedrig ist, mit dem Ergebnis, daß die Anzahl der Schweißschritte reduziert werden kann; und drittens ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des SR-Sprödewerdens aufgrund der niedrigen Hitzezufuhr beim Schweißen unwahrscheinlich, obwohl die VerdünnungAs can be seen from Table IV, the performance was that made by the process of the invention Improved welding compared to the conventional, tandem-type SAW process. The advantages of the Procedure arise from the following circumstances: firstly, the root surface can be due to a large penetration depth be thick when welded, with the result that the cross-sectional area of the keyways can be reduced; second, the melting rate of the welding wire is considerably high despite the heat input in welding is low, with the result that the number of welding steps can be reduced; and third, the likelihood of SR brittleness occurring due to the low heat input is the Welding unlikely, although the thinning

909881/0546909881/0546

oder Konzentrationsverringerung des Schweißmetalls in den ersten Schichten durch das Basismetall groß ist.or reduction in the concentration of the weld metal in the first layers by the base metal is great.

Ein Abschlagen oder Abklopfen der Rückseite ist nicht erforderlich, da das SR-Sprödewerden nicht auftritt.
5There is no need to knock off or tap off the back as the SR brittleness does not occur.
5

Risse oder Brüche in der ersten Schweißschicht waren nach Beendigung des Schweißvorganges nicht zu beobachten, obwohl die Dicke der Wurzel- oder Stoßfläche groß war und
einen Wert von etwa 6 nun' aufwies. Die Schweißnahtoberfläehe erwies sich nach Beendigung der Schweißung als ausgezeichnet, da das SAW-Verfahren im Anschluß an das GMA-Verfahren für die letzten Schichten verwendet wurde.Cracks or breaks in the first weld layer were not observed after the end of the welding process, although the thickness of the root or joint surface was large and
had a value of about 6 now '. The weld seam surface turned out to be excellent after completion of the weld, since the SAW process was used after the GMA process for the last layers.

Beispiel 3Example 3

Es wurde ein Stahlrohr wie in Beispiel 1 hergestellt,
mit der Abweichung, daß die Oszillationsbewegung mit hoher Frequenz nicht während des GMA-VerfahrensSchrittes,
ausgeführt wurde. Die Bedingungen für die Herstellung desA steel pipe was produced as in Example 1,
with the difference that the high-frequency oscillation movement does not occur during the GMA process step,
was executed. The conditions for making the

2o Rohres lassen sich durch die in Tabelle VI angegebenen Werte beschreiben. Die in Tabelle VI nicht angegebenen Produktionsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.2o pipe can be described by the values given in Table VI. Those not shown in Table VI Production conditions were the same as in Example 1.

909881/0546909881/0546

TABELLE VITABLE VI

«Ο O«Ο O co co coco co co

O OlO Ol

Stand der TechnikState of the art Erfindungsgemäßes VerfahrenMethod according to the invention GMA-VerfahrenGMA procedure t = 10 mmt = 10 mm t = 25 mmt = 25 mm t = 25 mmt = 25 mm (ohne Oszillation)(without oscillation) 5 mm5 mm t. = t„ = 11 mmt. = t "= 11 mm t =t = Q₂ - 60° Q ₂ - 60 ° Form der Keilnut (mm)Keyway Shape (mm) R.F = 3 mmR.F = 3mm 1
R-F =1
RF = 1,21.2 Tandemartiges SAW-VerfahrenTandem-like SAW procedure O₁ = Q₂ = 60°O ₁ = Q ₂ = 60 ° 2020th MIG-Verfahren, Draht mitMIG process, wire with S chweιßve r fahr enWelding drive kleinem Durchmesser, niesmall diameter, never Ar+C0₂ (16%)Ar + C0 ₂ (16%) 4,04.0 driger Schweißstromdriger welding current 40 l/min40 l / min 3535 Durchmesser des Elektrodendrahtes (mm)Diameter of the electrode wire (mm) 1,21.2 3838 Drahtausdehnung (Abstand zwischenWire extension (distance between 1515th 530530 schmelzendes Flußmittel mitmelting flux with Spitze und Basismetall in mm)Tip and base metal in mm) 6060 hoher Basizitäthigh basicity Abschirmungshielding Ar+CO (20 %)Ar + CO (20%) 20,120.1 30/3230/32 30 l/min30 l / min 11 720/660720/660 Schweißspannung (V)Welding voltage (V) 3030th 66th 6060 Schweißstrom (A)Welding current (A) 260260 0,50.5 42,742.7 Vorschubgeschwindigkeit (cm/min)Feed speed (cm / min) 3030th 11 Hitzezufuhr beim Schweißen (kJ/cm)Heat input during welding (kJ / cm) 15,615.6 15,515.5 -- Schrittzahl (Anzahl pro Seite)Number of steps (number per side) 44th l-,4l-, 4 0,50.5 Einbrandtiefe der ersten Schicht (mm)Penetration depth of the first layer (mm) 33 21,721.7 Schweißzeit (relativ zum SAW-Verfahren'Welding time (relative to the SAW process' 55 -- 12,412.4 Festigkeit vE-20 (kg-m)Strength vE-20 (kg-m) 11,211.2 - Schweißmetall, geschweißt- Weld metal, welded 14,214.2 21,5 P* 21.5 P * - Schweißmetall danach 600oc χ 1 h SR- Weld metal thereafter 600oc χ 1 h SR 12,112.1 9/20 jr«*9/20 jr «* - HAZ, geschweißt- HAZ, welded 20,320.3 Dicke bzw, Breite der Schweißnaht (mm)Thickness or width of the weld seam (mm) --

u>u>

CO CJCO CJ

Wie sich aus Tabelle VI entnehmen läßt, sind die im Beispiel 3 erzielten Schweißergebnisse im wesentlichen die gleichen wie die bei BeispielAs can be seen from Table VI, the welding results obtained in Example 3 are essentially the same same as in example

809881/0546809881/0546

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Claims (4)

vχ] tvvχ] tv K 12 453/3/cbK 12 453/3 / cb NIPPON STEEL CORPORATION 6-3, Othemachi 2-chomeNIPPON STEEL CORPORATION 6-3, Othemachi 2-chome Chiyoda-ku Tokyo/ JapanChiyoda-ku Tokyo / Japan Schweißverfahreh zur Herstellung von Stahlrohren.Welding process for the manufacture of steel pipes. PatentansprücheClaims Schweißverfahren zur Herstellung von SteV.rohr;;r;. insbesondere von dickwandigen Stahlrohren mit einer We.rd-.Sterke von nicht weniger als 12,7 mm und vorzugsweise nicht weniger als 25,4 mm, mit folgenden Verfahrensschr· . ten:Welding process for the production of SteV.rohr ;; r ;. especially of thick-walled steel pipes with a We.rd-.Sterke of not less than 12.7 mm, and preferably not less than 25.4 mm, with the following procedural steps. th: - Erstellen einer Gasmetallbogti schweißung (GMA- Ver f -?.hr ί r unter einer Schutzgasatmosphäre unter Bildung ainer ersten Schweißschicht an den gegeneinanderstoßenden und mit Nuten versehenen Enden einer Stahlplatte und - Erstellen einer verdeckten Bogenschweißung (SAW-Verfahren) unter Bildung der letzten Schweißschicht, dadurch gekennzeichnet , daß beim GMA-Verfanrensschritt (a) ein hoher elektrischer Strom (I) '..n Ampere, der in dem durch die Formel- Creation of a gas metal arc weld (GMA- Ver f - ?. hr ί r under a protective gas atmosphere with the formation of a first Layer of sweat on the butting and grooved ends of a steel plate and - making a hidden arc weld (SAW process) with the formation of the last layer of sweat, characterized in that the GMA Veranrensstufe (a) a high electric current (I) '..n Ampere, the one in which by the formula 5oo = I = 5ood - 15o,5oo = I = 5ood - 15o, 90988 1 /OSA690988 1 / OSA6 definierten Bereich liegt, wobei d der Durchmesser des Abschmelzelektrodendrahtes in mm ist, durch einen Draht mit kleinem Durchmesser zwischen o,8 und 2,4 mm, vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,6 mm, innerhalb der Schutzgasatmosphäre aus einer Gasmischung geleitet wird, die im wesentlichen ein Inertgas und als Zusatz Kohlendioxid, vorzugsweise mit einem Anteil von Io bis 2o % der Gasmischung, enthält, wobei die Leitung des Stromes durch den Draht innerhalb der Atmosphäre die Erzeugung eines rotierenden Bogens unterdrückt, aufgrund der von der hohen Stromdichte erzeugten Einschnürungskraft einen steiferen, stabileren Bogen erzeugt, den Widerstand des Bogens gegenüber einer Ablenkung des Bogens durch die magnetische Blaswirkung erhöht und das Eindringen in das Basismetall verbessert, und (b) die Drahtausdehnung (1) in mm zwischen dem Ende einer Stromkontaktspitze und dem Boden der Nut durch die Formeldefined range, where d is the diameter of the consumable electrode wire in mm, is passed through a wire with a small diameter between 0.8 and 2.4 mm, preferably between 1.2 and 1.6 mm, within the protective gas atmosphere from a gas mixture, which essentially contains an inert gas and carbon dioxide as an additive, preferably with a proportion of 10 to 20 % of the gas mixture, the conduction of the current through the wire within the atmosphere suppresses the generation of a rotating arc due to the constriction force generated by the high current density creates a stiffer, more stable arc, increases the arc's resistance to deflection by the magnetic blowing action, and improves penetration into the base metal, and (b) the wire extension (1) in mm between the end of a power contact tip and the bottom of the groove by the formula 1 >lOd + 5,1> lOd + 5, bestimmt ist, so daß die Aufbringungsgeschwindigkeit an geschmolzenem Metall durch die große Drahtausdehnung beträchtlich vergrößert wird.is determined so that the rate of application of molten metal by the large wire extension is considerable is enlarged. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Bogen eine Oszillationsbewegung in Querrichtung zur Schweißlinie mit einer Frequenz zwischen 3 und 3o Hz, vorzugsweise zwischen 5 und 2o Hz, und mit einer Breite zwischen 1 und 15 mm ausge-2. The method according to claim 1, characterized in that an oscillatory movement with the arc in the transverse direction to the welding line with a frequency between 3 and 30 Hz, preferably between 5 and 2o Hz, and with a width between 1 and 15 mm. 3ο führt wird.3ο is leading. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an jeder Seite einer Stahlplatte eine Nut aut*gebildet wird, daß jede dieser Nuten einen Winkel zwischen 45° und 16o° besitzt und daß die3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that on each side of a steel plate a groove aut * is formed that each of these grooves has an angle between 45 ° and 16o ° and that the 909891/0646909891/0646 von den gegeneinanderstoßenden Enden gebildete Wurzeloder Stoßfläche zwischen 3 und 8 mm lang ist.The length of the root or joint surface formed by the abutting ends is between 3 and 8 mm. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that an intermediate layer oder Zwischenschichten zwischen der ersten und der letzten Schweißschicht mit einem GMA-Verfahrensschritt hergestellt werden, wobei (a) ein hoher elektrischer Strom (I) in Ampere, der in dem durch die Formel Ioor intermediate layers are produced between the first and the last welding layer with a GMA process step be, where (a) a high electric current (I) in amperes, which is given by the formula Io 5OOd = I = 50Od - 1505OOd = I = 50Od - 150 definierten Bereich liegt, wobei d der Durchmesser des Schweißdrahtes in mm ist, durch einen Draht mit kleinem Durchmesser zwischen o,8 und 2,4 mm innerhalb der Schutzgasatmosphäre aus einer Gasmischung geleitet wird, die im wesentlichen ein Inertgas und als Zusatz Kohlendioxid enthält, wobei die Leitung des Stromes durch den Draht innerhalb der Atmosphäre die Erzeugung eines rotierenden Bogens unterdrückt, aufgrund der von der hohen Stromdichte erzengten Einschnürungskraft einen steiferen, stabileren Bogen erzeugt, den Widerstand des Bogens gegenüber einer Ablenkung des Bogens durch die magnetische Blaswirkung erhöht und das Eindringen in das Basismetall verbessert, und (b) die Drahtausdehnung (1) in mm durch die Formeldefined range, where d is the diameter of the welding wire in mm, through a wire with a small Diameter between 0.8 and 2.4 mm is passed within the protective gas atmosphere from a gas mixture that is in the contains essentially an inert gas and as an additive carbon dioxide, the conduction of the current through the wire within the atmosphere suppresses the generation of a rotating arc due to the high current density generated Constriction force creates a stiffer, more stable arch, the resistance of the arch to a The deflection of the arc is increased by the magnetic blowing effect and the penetration into the base metal is improved, and (b) the wire extension (1) in mm by the formula 1 >lOd + 5,1> lOd + 5, bestimmt ist, so daß die Aufbringungsgeschwindigkeit an geschmolzenem Metall beträchtlich vergrößert wird-is determined so that the rate of application of molten metal is increased considerably. 909881/0546909881/0546